KR20160147759A - 전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입，차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체 - Google Patents

전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입，차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체 Download PDF

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KR20160147759A
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엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 전방단 및 중간 데이지 체인식 파워 인입 장치(14), 내수성 히터 조립체(20, 32, 34) 및 차폐부(210)를 포함하는 유선형의 데이지 체인식 연결을 위해 구성되는 히터 모듈(12)에 관한 것이다. 파워 인입 장치(14)는 전방 및 중간 데이지 체인 위치에 있는 히터 모듈(12) 내로의 파워의 인입을 위해 연결되도록 구성되는 동시에 파워 인입 위치의 대향하는 측에 위치설정된 히터 모듈(12) 사이의 데이터 통신을 가능케 한다.

Description

전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입，차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체{STREAMLINED HEATER ASSEMBLY WITH FRONT AND INTERMEDIATE DAISY CHAIN POWER INJECTION，SHIELDING，AND WATER RESISTANT FEATURES}
본 발명은 가열 파이프, 밸브 및 다른 배관 시스템 부품을 위한 복수의 히터 모듈을 갖춘 히터 조립체를 포함하는 히터에 관한 것이다.
다양한 가스, 액체 또는 고체 재료를 하나의 지점에서 다른 지점으로 안내 또는 이동시키기 위해 산업계에서 사용되는 많은 진공, 공정, 운송 및 다른 시스템은 파이프, 밸브, 및 파이프 및/또는 파이프 내의 재료를 특정 온도 범위 내에서 유지시키기 위해 가열되어야 하는 다양한 길이, 크기 및 형상의 다른 파이프 시스템 부품을 포함한다. 이런 목적 및 다른 목적을 위해 파이프를 가열하기 위한 파이프 히터는 통상의 기술자에게 주지되어 있으며 그리고 파이프의 둘레에 래핑된 단순한 저항성 와이어와 테이프로부터 본 명세서에서 원용되는 미국 특허 제5,714,738호(Hauschultz 등)에 개시된 것들과 같은 보다 정교한 절연 파이프 히터까지 다양하다.
다양한 파이프 배관 어플리케이션을 위한 파이프 히터의 개발에 따라, 파이프의 길이를 따라 히터로부터의 열 출력을 조절하고 그리고 그런 히터 작동을 제어하기 위한 보다 양호한 파이프 히터 제어 시스템이 또한 필요하게 되었다. 본 명세서에서 또한 원용되는 미국 특허 제6,894,254호(Hauschultz)에 개시된 것들과 같은 여러 종류 및 구성의 그런 히터 제어 시스템이 존재한다. 파이프 히터 조립체 내의 추가적인 다기능부 및 보다 양호한 제어 특징부는 또한 예컨대, 양자 모두 본 명세서에서 원용되는 미국 특허 제7,932,480호(Gu 등) 및 제8,541,716호(Gu 등)에서 개발되어 있다. 그러나, 그런 다기능부 및 제어 특징부는 조립이 번거롭고 장착이 어려운 복잡 부품이 추가되어 있으며, 그리고 배관 시스템에 설치될 때 쉽게 누수되고 그리고 습기 유입, 자기 간섭, 강화된 무선 주파수(RF) 전자기 방사 간섭, 자외선(UV) 방사선, 및 다른 환경 문제로 인해 쉽게 손상되고, 그리고 다소 지저분하며, 고장, 의도하지 않은 단선 및 다른 문제를 초래하기 쉽다.
관련 기술분야의 상술된 예들 및 그런 예들과 관련된 제한은 예시적인 것일 뿐 배타적인 것이 아니다. 관련 기술분야의 다른 제한 및 관련 기술분야의 다른 예들은 본 명세서를 판독하고 도면을 참조하게 되면 통상의 기술자에게 명확해질 것이다.
본 발명의 이하의 실시예 및 양태는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 예시적인 시스템, 공구 및 방법과 관련하여 기술 및 도시된다. 다양한 실시예에서 상술된 문제점들 중의 하나 이상의 문제점이 감소 또는 제거되지만, 다른 실시예들은 다른 개선사항 및 이익과 관련이 된다.
하나 이상의 히터 모듈을 포함하는 히터 장치는 파워를 히터 모듈에 제공하기 위해 하나 이상의 파워 인입 장치와 데이지 체인식으로 연결될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 각각의 히터 모듈은 히터와; 1차 히터 코드에 의해 히터에 연결되는 제어기 장치로서, 1차 고전압 파워 단자, 1차 중립 단자 및 적어도 제1의 1차 통신 단자를 갖는 전방단 커넥터를 포함하는 제어기 장치와; 제어기 장치로부터 후방단 중립 단자, 후방단 고전압 파워 단자 및 적어도 제1 후방단 통신 단자를 포함하는 후방단 커넥터까지 연장되는 2차 히터 코드로서, 후방단 커넥터(34)는 1차 고전압 파워 단자에 대한 후방단 고전압 파워 단자의 정합 전기 연결, 1차 중립 단자에 대한 후방단 중립 단자의 정합 전기 연결 및 제1의 1차 통신 단자에 대한 제1 후방단 통신 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는, 2차 히터 코드를 포함한다.
일 실시예에서, 파워 인입 장치는 인입 장치 고전압 입력 단자 및 인입 장치 중립 입력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 입력 커넥터와; 적어도 제1 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하는 인입 장치 통신 입력 커넥터로서, 상기 인입 장치 통신 입력 커넥터는 제1 후방단 통신 단자에 대한 제1 인입 장치 통신 입력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 후방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는 인입 장치 통신 입력 커넥터와; 인입 장치 고전압 파워 출력 단자, 인입 장치 중립 출력 단자 및 적어도 제1 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터로서, 상기 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 1차 고전압 파워 단자에 대한 인입 장치 고전압 출력 단자의 정합 전기 연결, 1차 중립 단자에 대한 인입 장치 중립 출력 단자의 정합 전기 연결 및 제1의 1차 통신 단자에 대한 제1 인입 장치 통신 출력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터를 포함한다. 일 실시예에서, 2차 히터 코드는 제어기 장치로부터 히터를 통해 후방단 커넥터까지 연장된다. 다른 실시예에서, 2차 히터 코드는 제어기 장치로부터 후방단 커넥터까지 직접 연장된다. 다른 실시예에서, 2차 히터 코드는 제어기 장치로부터 T자형 접속 장치를 통해 후방단 커넥터까지 연장된다.
일 실시예에서, 파워 인입 장치는 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체와, 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체와, 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 적어도 제1 인입 장치 통신 전도체를 포함한다.
일 실시예에서, 히터 장치의 전방단 커넥터와 후방단 커넥터는 양자 모두 1차 고전압 파워 단자, 1차 중립 단자, 제1의 1차 통신 단자, 후방단 고전압 파워 단자, 후방단 중립 단자 및 제1 후방단 통신 단자를 위한 수밀 시일을 제공하는 유형이다.
일 실시예에서, 히터 장치의 전방단 커넥터, 후방단 커넥터, 인입 장치 통신 입력 커넥터 및 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 모두 후방단 고전압 파워 단자, 후방단 중립 단자, 제1 후방단 통신 단자, 제1 인입 장치 통신 입력 단자, 인입 장치 고전압 파워 출력 단자, 인입 장치 중립 출력 단자, 제1 인입 장치 통신 출력 단자, 1차 고전압 파워 단자, 1차 중립 단자 및 제1의 1차 통신 단자를 위한 수밀 시일을 제공하는 유형이다.
일 실시예에서, 히터 장치는 전방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형되는 하우징 전방단과 후방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형되는 하우징 후방단 사이에서 제어기 종축을 따라 연장되는 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽을 갖춘 제어기 하우징(130)을 포함한다. 제어기 하우징은 외부면을 가지며 그리고 내부 제어기 챔버를 둘러싼다. 일 실시예에서, 보호 차폐부는 열수축성 재료이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 방수성이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 화학적으로 불활성이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 자기장 차폐 재료이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 RF 차폐 재료이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 방진성이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 자외선 방사선을 반사 또는 흡수한다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 완충 재료이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 단열 재료이다. 다른 실시예에서, 보호 차폐부는 적어도 일부의 가시광을 투과하는 재료이다.
일 실시예에서, 히터 장치는 전방 개구 및 후방 개구를 갖춘 제어기 하우징과, 전방 개구를 통해 연장되는 전방단 코드와, 후방 개구를 통해 연장되는 1차 히터 코드와, 보호 차폐부의 전방 단부의 위로 그리고 하우징의 외부에 있는 전방단 코드의 일부분의 위로 연장되는 것을 포함하여 하우징의 전방단의 위로 연장되는 방수성의 전방 부트를 포함한다. 일 실시예에서, 전방 부트와 후방 부트는 열수축성 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 히터 장치는 히터 내의 히터 요소와, 히터 요소에 인접해 있는 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 히터 장치의 제어기 장치는 제어기 하우징을 포함하며, 제어기 하우징은 (ⅰ) 1차 중립 단자로부터 제어기 하우징을 통해 그리고 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되는 1차 중립 전도체로서, 히터에서 1차 중립 전도체는 히터 요소에 그리고 2차 히터 코드를 통해 후방단 중립 단자까지 연장되는 2차 중립 전도체에 전기 연결되는 1차 중립 전도체, (ⅱ) 1차 고전압 파워 단자로부터 제어기 하우징을 통해 그리고 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되는 1차 고전압 파워 전도체로서, 히터에서 1차 고전압 파워 전도체는 2차 히터 코드를 통해 후방단 고전압 파워 단자까지 연장되는 2차 고전압 파워 전도체에 전기 연결되는 1차 고전압 파워 전도체, 및 (ⅲ) 제1의 1차 통신 단자로부터 제어기 하우징을 통해 그리고 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되는 적어도 제1의 1차 통신 전도체로서, 히터에서 제1의 1차 통신 전도체는 2차 히터 코드를 통해 제1 후방단 통신 단자까지 연장되는 제1의 2차 통신 전도체에 연결되는 제1의 1차 통신 전도체를 적어도 부분적으로 내포한다.
일 실시예에서, 제어기 하우징은 (ⅰ) 적어도 하나의 온도 센서에 의해 감지된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 히터의 온도를 제어하도록 그리고 상한 온도 파라미터의 초과 시 적어도 하나의 온도 센서에 의해 감지된 온도에 응답하여 히터 요소로의 고전압 파워를 차단하도록 구성되는 제어 회로, 및 (ⅱ) 통신 신호를 생성하도록 구성되는 통신 회로를 내포한다.
일 실시예에서, 히터 장치는 (ⅰ) 온도 제어 회로로부터 1차 히터 코드를 통해 히터 내로 연장되는 온도 신호 전도체로서, 상기 온도 신호 전도체는 히터 내의 적어도 하나의 온도 센서에 그리고 온도 제어 회로에 전기 연결되는 온도 신호 전도체, 및 (ⅱ) 제어기 하우징 내의 제어 회로로부터 1차 히터 코드를 통해 히터 내로 연장되는 제어식 고전압 파워 전도체로서, 히터에서 제어식 고전압 파워 전도체는 히터 요소에 전기 연결되며, 제어 회로는 제1 온도 센서에 의해 감지된 온도에 응답하여 히터 요소에 의한 열 발생을 제어하기 위해 제어식 고전압 파워 전도체를 1차 고전압 파워 전도체에 연결하고 그리고 제어식 고전압 파워 전도체를 1차 고전압 파워 전도체로부터 연결해제하는, 제어식 고전압 파워 전도체를 포함한다.
일 실시예에서, (ⅰ) 전방단 커넥터는 제2의 1차 통신 단자를 포함하고, (ⅱ) 후방단 커넥터는 제2 후방단 통신 단자를 포함하며 그리고 제2의 1차 통신 단자에 대한 제2 후방단 통신 단자의 정합 통신 연결이 가능한 방식으로 구성되고, (ⅲ) 인입 장치 통신 입력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하며 그리고 제2 후방단 통신 단자에 대한 제2 인입 장치 통신 입력 단자의 정합 통신 연결을 포함하는 후방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되고, (ⅳ) 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하며 그리고 제2의 1차 통신 단자에 대한 제2 인입 장치 통신 출력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다.
파워 인입 장치는 전방 및 중간 데이지 체인 위치에 있는 히터 모듈 내로의 파워의 인입을 위해 연결되도록 구성되는 동시에 파워 인입 위치의 대향하는 측에 위치설정되어 있는 히터 모듈 사이의 데이터 통신을 가능케 한다. 일 실시예에서, 파워 인입 장치는 (ⅰ) 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체, (ⅱ) 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체, (ⅲ) 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제1 인입 장치 통신 전도체, 및 (ⅳ) 제2 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제2 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제2 인입 장치 통신 전도체를 포함한다.
일 실시예에서, 히터 장치는 제1 보조 통신 출력 단자 및 제2 보조 통신 출력 단자를 포함하는 보조 통신 출력 커넥터를 일단부에 갖는 보조 통신 코드를 포함한다. 보조 통신 출력 커넥터는 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 대한 제1 보조 통신 출력 단자의 정합 통신 연결 및 제2 인입 장치 통신 입력 단자에 대한 제2 보조 통신 출력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 인입 장치 통신 입력 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다.
다른 실시예에서, 파워 인입 장치는 (ⅰ) 인입 장치 고전압 입력 단자 및 인입 장치 중립 입력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 입력 커넥터와, (ⅱ) 인입 장치 고전압 입력 단자 및 인입 장치 중립 입력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 입력 커넥터와, (ⅲ) 적어도 제1 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하는 인입 장치 통신 입력 커넥터와, (ⅳ) 인입 장치 고전압 파워 출력 단자, 인입 장치 중립 출력 단자 및 적어도 제1 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터를 포함한다.
일 실시예에서, 파워 인입 장치의 인입 장치 통신 입력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하며, 인입 장치는 파워 인입 장치의 파워 통신 조합 출력 커넥터를 포함한다.
일 실시예에서, 파워 인입 장치는 (ⅰ) 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체, (ⅱ) 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체, (ⅲ) 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제1 인입 장치 통신 전도체, 및 (ⅳ) 제2 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제2 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제2 인입 장치 통신 전도체를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 데이지 체인식으로 함께 연결되는 복수의 히터 모듈에 파워를 제공하고 그리고 복수의 히터 모듈 간에 통신 데이터를 제공하는 방법을 포함하는데, 각각의 히터 모듈(12)은 히터 내의 히터 요소와, 1차 히터 코드에 의해 히터에 연결되는 제어기 장치와, 고전압 파워 전도체와, 중립 전도체와, 제어기 장치로부터 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되며 그리고 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈의 제어기 장치에 대한 연결을 위해 히터로부터 연장되는 2차 히터 코드를 통해 연장되는 통신 전도체를 포함한다. 일 실시예에서, 이 방법은 (ⅰ) 제1 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 연결하고 그리고 고전압 전원으로부터의 파워를 인입 장치 파워 입력 커넥터를 통해 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터로부터 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 제공함으로써 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 파워를 인입시키는 동시에 상기 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈 내외로 통신 데이터를 전달하는 단계와, (ⅱ) 제2 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 연결함으로써 데이지 체인식 히터 모듈 내의 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 보조 파워를 인입시키고 그리고 제2 파워 인입 장치를 통해 상기 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈과 중간 히터 모듈 사이에서 통신 데이터를 전송하기 위해 데이지 체인식 히터 모듈 내의 중간 히터 모듈의 2차 히터 코드를 제2 파워 인입 장치에 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 데이지 체인식으로 전기 연결된 복수의 히터 모듈을 포함하는 내수성 히터 조립체를 제공하는 방법을 포함하는데, 각각의 히터 모듈은 고전압 전력에 의해 파워가 공급되는 가열 요소를 내포하는 히터 및 히터 요소에 인접하여 히터 내에 위치설정되는 적어도 하나의 온도 센서를 갖고, 각각의 히터 모듈은 또한 고전압 전원에 그리고 히터 내의 히터 요소와 온도 센서에 전기 연결되는 제어기 장치를 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 (ⅰ) 전방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 전방단과 후방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 후방단 사이에서 제어기 종축을 따라 연장되는 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽을 갖는 하우징을 각각의 히터 모듈의 제어기 장치에 제공하는 단계로서, 상기 하우징은 외부면(202)을 가지며 그리고 내부 제어기 챔버를 둘러싸는, 단계와, (ⅱ) 제어기 장치를 히터로부터 이격된 거리에 위치설정하는 단계와, (ⅲ) 단지 하나의 전기 입력 커넥터와 단지 하나의 전기 출력 커넥터를 각각의 히터 모듈에 제공하는 단계로서, 히터 모듈의 상기 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터는 물이 누수되어 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터 내의 전기 전도체 및 단자와 접촉되는 것을 방지하는 수밀 방식으로 함께 연결될 수 있는, 단계와, (ⅳ) 히터 모듈의 전기 입력 커넥터와 동일한 히터 모듈의 전기 출력 커넥터 사이에서 그리고 제어기 장치의 하우징을 통해서 고전압 파워 전도체, 중립 전도체 및 적어도 하나의 데이터 통신 전도체를 연장시키는 단계와, (ⅴ) 방수성의 보호 차폐부를 제어기 장치의 하우징의 둘레에 수축 래핑하는 단계와, (ⅵ) 하나 이상의 히터 모듈의 전기 출력 커넥터(34)를 하나 이상의 다른 히터 모듈의 전기 입력 커넥터에 연결함으로써 복수의 히터 모듈을 데이지 체인식으로 함께 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 파워 인입 장치는 데이지 체인식으로 함께 연결되는 복수의 히터 모듈에 파워를 제공하고 그리고 복수의 히터 모듈 간에 통신 데이터를 제공하도록 구성되며, 각각의 히터 모듈은 히터 내의 히터 요소와, 1차 히터 코드에 의해 히터에 연결되는 제어기 장치와, 고전압 파워 전도체와, 중립 전도체와, 제어기 장치로부터 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되며 그리고 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈의 제어기 장치(20)에 대한 연결을 위해 히터로부터 연장되는 2차 히터 코드를 통해 연장되는 통신 전도체를 포함한다. 일 실시예에서, 파워 인입 장치는 (ⅰ) 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 파워를 인입시키는 동시에 상기 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈 내외로 통신 데이터를 전달하기 위한 수단과, (ⅱ) 제2 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 연결함으로써 데이지 체인식 히터 모듈 내의 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 보조 파워를 인입시키고 그리고 제2 파워 인입 장치를 통해 상기 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈과 중간 히터 모듈 사이에서 통신 데이터를 전송하기 위해 데이지 체인식 히터 모듈 내의 중간 히터 모듈의 2차 히터 코드를 제2 파워 인입 장치에 연결하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 내수성 히터 조립체는 데이지 체인식으로 전기 연결된 복수의 히터 모듈을 포함하는 장치에 의해 제공되는데, 각각의 히터 모듈은 고전압 전력에 의해 파워가 공급되는 가열 요소를 내포하는 히터 및 히터 요소에 인접하여 히터 내에 위치설정되는 적어도 하나의 온도 센서를 갖고, 각각의 히터 모듈은 또한 고전압 전원에 그리고 히터 내의 히터 요소와 온도 센서에 전기 연결되는 제어기 장치를 갖는다. 일 실시예에서, 이 장치는 (ⅰ) 전방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형되는 하우징 전방단과 후방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형되는 하우징 후방단 사이에서 제어기 종축을 따라 연장되는 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽을 갖는 하우징을 각각의 히터 모듈의 제어기 장치에 제공하기 위한 수단으로서, 상기 하우징은 외부면을 가지며 그리고 내부 제어기 챔버를 둘러싸는, 수단과, (ⅱ) 전기 전도성 부품이 제어기 장치와 히터 사이에 연장되어 있는 상태에서 제어기 장치를 히터로부터 이격된 거리에 위치설정하기 위한 수단과, (ⅲ) 단지 하나의 전기 입력 커넥터와 단지 하나의 전기 출력 커넥터를 각각의 히터 모듈에 제공하기 위한 수단으로서, 히터 모듈의 상기 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터는 물이 누수되어 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터 내의 전기 전도체 및 단자와 접촉되는 것을 방지하는 수밀 방식으로 함께 연결될 수 있는, 수단과, (ⅳ) 히터 모듈의 전기 입력 커넥터와 동일한 히터 모듈의 전기 출력 커넥터 사이에서 그리고 제어기 장치의 하우징을 통해서 고전압 파워 전도체, 중립 전도체 및 적어도 하나의 데이터 통신 전도체를 연장시키기 위한 수단과, (ⅴ) 제어기 장치의 하우징의 둘레에 수축 래핑되는 방수성의 보호 차폐부와, (ⅵ) 하나 이상의 히터 모듈의 전기 출력 커넥터가 하나 이상의 다른 히터 모듈의 전기 입력 커넥터에 연결된 상태에서 데이지 체인식으로 함께 연결되는 복수의 히터 모듈을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 복수의 히터 모듈에 파워를 제공하고 그리고 복수의 히터 모듈 간에 통신 데이터를 제공하는 방법이 제공된다. 예시적인 실시예의 방법은 적어도 데이지 체인식으로 함께 연결되는 히터 모듈에 적용될 수 있으며, 각각의 히터 모듈은 히터 본체 내의 히터 요소와, 1차 히터 코드에 의해 히터 본체에 연결되는 제어기 장치와, 고전압 파워 전도체와, 중립 전도체와, 제어기 장치로부터 1차 히터 코드를 통해 히터 본체까지 연장되며 그리고 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈의 제어기 장치에 대한 연결을 위해 히터 본체로부터 연장되는 2차 히터 코드를 통해 연장되는 통신 전도체를 포함한다. 예시적인 실시예의 방법은 제1 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 연결하고 그리고 고전압 AC 전원으로부터의 파워를 인입 장치 파워 입력 커넥터를 통해 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터로부터 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 제공함으로써 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 파워를 인입시키는 동시에 상기 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈 내외로 통신 데이터를 전달하는 단계와, 제2 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 연결함으로써 데이지 체인식 히터 모듈 내의 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 보조 파워를 인입시키고 그리고 제2 파워 인입 장치를 통해 상기 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈과 중간 히터 모듈 사이에서 통신 데이터를 전송하기 위해 데이지 체인식 히터 모듈 내의 중간 히터 모듈의 2차 히터 코드를 제2 파워 인입 장치에 연결하는 단계를 포함한다.
상술된 예시적인 양태 및 실시예 이외에도, 통상의 기술자는 이하의 도면과 상세한 설명에 정통해지면 다른 양태 및 실시예도 달성할 수 있을 것이다.
본 명세서의 일부로서 통합된 첨부 도면은 배타적이지 않은 몇몇 예시적인 실시예 및/또는 특징부를 도시한다. 본 명세서에 개시된 실시예 및 도면은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 인라인 연결 구성의 몇몇 히터 모듈을 포함하는 예시적인 파이프 히터 조립체의 사시도이다.
도 2는 2개의 예시적인 파워 인입 장치와 함께 도 1의 예시적인 히터 모듈 중의 2개의 히터 모듈의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 예시적인 파워 인입 장치의 대표적인 하나의 측면도이다.
도 4는 데이지 체인식으로 제1 히터 모듈에 연결된 예시적인 파워 인입 장치 및 2개의 중간 히터 모듈 사이에 연결된 다른 파워 인입 장치와 인라인 데이지 체인 연결 방식으로 함께 조립된 몇몇 예시적인 히터 모듈의 개략도이다.
도 5는 도 4의 예시적인 히터 모듈의 대표적인 하나의 확대 개략도이다.
도 6은 도 4의 예시적인 파워 인입 장치의 대표적인 하나의 확대 개략도이다.
도 7은 도 1에 도시된 예시적인 제어기 장치의 대표적인 하나의 확대 측면도이다.
도 8은 도 7의 대표적인 예시적인 제어기 장치의 단부도이다.
도 9는 도 8의 단면선 9-9를 따라 취한 제어기 장치의 단면도이다.
도 10은 몇몇 히터 모듈 및 T자형 연결 구성의 파워 인입 장치를 포함하는 다른 예시적인 파이프 히터 조립체의 측면도이다.
도 11은 예시적인 파워 인입 장치가 2개의 중간 히터 모듈 사이에 연결된 상태인 도 10에 도시된 T자형 데이지 체인 연결 방식으로 함께 조립된 몇몇 예시적인 히터 모듈의 개략도이다.
도 12는 몇몇 히터 모듈 및 하이브리드 인라인/T자형 연결 구성의 파워 인입 장치를 포함하는 다른 예시적인 파이프 히터 조립체의 측면도이다.
도 13은 예시적인 파워 인입 장치가 2개의 중간 히터 모듈 사이에 연결된 상태인 도 12에 도시된 하이브리드 인라인/T자형 데이지 체인 연결 방식으로 함께 조립된 몇몇 예시적인 히터 모듈의 개략도이다.
도 14는 다른 예시적인 제어기 장치를 갖추고 있는 히터 모듈의 등측도이다.
데이지 체인식으로 함께 전기 연결된 3개의 예시적인 히터 모듈(12), 즉 상호연결된 일련의 히터 모듈(12)을 포함하는 히터 장치의 예시적인 조립체(10)가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 예시적인 히터 모듈(12)은 가열될 파이프(P) 상에 장착되도록 구성되지만, 그런 히터 모듈(12)은 파이프 상에 장착되기 위한 구성으로 또는 파이프를 가열하는 용도로 제한되지 않는다. 히터 모듈은 임의의 구성으로 제조될 수 있으며 그리고 다양한 물체 또는 재료를 가열하는데 사용될 수 있다. 파워 인입 장치(14)는 전방 및 중간 데이지 체인 위치에 있는 히터 모듈(12) 내로의 파워의 인입을 위해 연결되도록 구성되는 동시에 파워 인입 위치의 대향하는 측에 위치설정되어 있는 히터 모듈(12) 사이의 데이터 통신을 가능케 한다. 도 1에 도시된 히터 장치의 예시적인 조립체(10)는 고전압 전력을 히터 모듈(12)에 제공하기 위한 2개의 예시적인 파워 인입 장치(14)를 포함한다. 데이지 체인식 조립체의 제1 히터 모듈(12)에 전기 연결된 파워 인입 장치(14) 중의 하나의 파워 인입 장치가 도 1에 도시되어 있으며, 그리고 다른 파워 인입 장치(14)는 예컨대 제2 및 제3 히터 모듈(12) 사이에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 히터 모듈(12)은 내수성이지만, 다른 실시예에선 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 다양한 환경 조건을 위한 다른 보호부를 포함하는 또는 그런 보호부가 없는 히터 모듈이 제공될 수 있다.
예시적인 히터 모듈(12)의 설계 및 구조는 전력에 대한, 데이터 통신에 대한 그리고 서로에 대한 히터 모듈의 완전한 연결성뿐만 아니라 단지 2개의 커넥터, 예컨대 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)에 의한 제어기 장치(12)와 각각의 히터(30) 사이의 완전한 전기 연결을 제공한다. 완전한 파워, 공정 온도와 상한 온도 감지 및 제어, 및 각각의 히터 모듈(12) 간의 데이터 통신뿐만 아니라 다른 히터 모듈(12)에 대한 히터 모듈(12)의 연결이 이들 2개의 커넥터를 통해 제공된다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 히터 모듈(12)의 완전한 기능을 제공하기 위해 연결되어야 하는 제어기 장치(20) 또는 히터(30) 내외로의 어떤 다른 파워, 데이터 통신 또는 다른 커넥터도 존재하지 않는다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 데이지 체인식으로 함께 히터 모듈(12)을 전기 연결하는 것은 간결하고 용이할 뿐만 아니라, 각각의 히터 모듈(12) 간의 연결을 단지 2개의 커넥터, 예컨대 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)로 제한함으로써, 히터 모듈(12)이 누수 및 습기 유입에 대해 저항성을 갖는 것을 가능케 할뿐만 아니라 이하에서 또한 설명되는 바와 같이 다른 유해한 환경 요인에 대해 저항성을 갖는 것도 가능케 한다.
각각의 히터 모듈(12)은 히터 모듈의 가열 기능을 촉진시키기 위해 어느 정도 수준의 전력을 필요로 한다. 가열 기능에 필요한 파워의 양은 히터 모듈(12) 설계에 따라 그리고 히터 모듈이 얼마나 많은 열을 어플리케이션에서 발생시킬지에 따라 결정된다. 이런 예시적인 히터 장치의 조립체(10)를 포함하는 통상적인 파이프 히터 제품에서, 고전압 파워가 히터에서 발열 요소에 파워를 공급하는데 사용된다. 통상적인 산업 공정 어플리케이션에선, 110볼트 내지 120볼트, 15암페어 내지 30암페어의 AC 전력이 바람직하며 그리고 히터(30)에 파워를 공급하는데 통상 사용되지만, 더 높은 전압, 예컨대 220볼트 내지 240볼트 AC 또는 440볼트 내지 480볼트 AC도 예컨대 유럽에서, 군사용 어플리케이션에서 그리고 다른 데서 사용될 수도 있다. 더 낮은 전압은, 예컨대 DC 전력을 이용하여 히터(30)에 파워를 공급할 때, 예컨대 휴대용으로 또는 원격 위치에서 몇몇 용도를 갖는다. 예컨대, 그런 몇몇 설비에선, 히터(30)에 파워를 공급하기 위해 24볼트 또는 30볼트 DC 파워가 사용된다. 이런 예들은 완전하거나 배타적인 것이 아니며, 다른 AC 또는 DC 볼트가 또한 히터(30)에 파워를 공급하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에서 그리고 본 개시내용에 사용된 바와 같이, "고전압"이라는 용어는 어떤 특정한 전압이 실제로 특정 히터 장치(10)에서 그런 기능을 위해 사용되는지와는 상관없이 히터(30)의 (도 1에는 도시되어 있지 않지만 도 4, 도 5, 도 11 및 도 13에 도시되어 있는) 가열 요소(60)에 파워를 공급하는데 사용되는 전력을 지칭할 때 사용된다.
이하에서 보다 상세히 기술될 제어기 장치(20)는 저전압 파워, 예컨대 3볼트 내지 6볼트로 작동되는 전자 부품, 및 통신, 데이터 및 제어 신호를 포함하는데, 다른 전압, 예컨대 9볼트, 12볼트 또는 14볼트도 사용될 수도 있다. 통상의 기술자는 적절한 파워 수준으로 전자 회로와 부품, 제어 신호, 통신 신호 및 다른 전자 기능부를 설계하고 그리고 이들에 파워를 공급하는 방법을 알고 있을 것이며, 또한 본 명세서의 저전압이라는 용어도 알고 있을 것이다. 본 개시내용을 위해, "저전압"이라는 용어는 어떤 특정한 전압이 실제로 그런 기능부 또는 전자 부품과 회로을 위해 사용되는지와는 상관없이 전자 부품과 회로, 제어 신호, 데이터 신호 및 통신 신호를 위한 전력을 지칭할 때 사용된다. 몇몇 설계 및 회로에서, 전자 부품과 회로, 제어 신호, 데이터 신호 및 통신 신호에 파워를 공급하기 위한 "저전압" 파워는, 예컨대 고파워를 전자 부품과 회로, 제어 신호, 데이터 신호 또는 통신 신호에 파워를 공급하는데 사용되는 저파워로 변환시키기 위한 고파워 라인에 저전압 파워 공급 부품을 연결시킴으로써 "고파워" 전도체로부터 유도된다. 그런 상황에서, 전자 부품과 회로, 제어 신호, 데이터 신호 또는 통신 신호에 실제로 파워를 공급하는데 사용된 전력은, 비록 파워가 고전압 전도체로부터 저전압 파워 공급 부품에 의해 처음에 유도되었을지라도, 본 개시내용에선 "저전압" 파워로 지칭된다.
히터 모듈(12)을 위한 고전압 전력은 각각의 히터 모듈(12)의 1차 히터 코드(22) 및 2차 히터 코드(24)에 의해 데이지 체인 조립체 내의 하나의 히터 모듈(12)에서 다음 히터 모듈(12)로 전도될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 히터 모듈(12)의 2차 히터 코드(24)는 데이지 체인식으로 다음 히터 모듈(12)의 제어기 장치(20)에 연결된다. 이전 히터 모듈(12)의 2차 히터 코드(24)에 대한 제어기 장치(20)의 연결은 도 1에 도시된 바와 같이 전방단 코드(26)에 의해 가능해진다. 대안으로서, 하나의 히터 모듈(12)의 2차 히터 코드(24)는 통상의 기술자가 알고 있는 바와 같은 (도시 안 된) 적절한 커넥터에 의해 다음 히터 모듈(12)의 제어기 장치(20)에 직접 연결될 수도 있다. 본 개시내용에서는 전방단 코드(26)를 통해 제어기 장치(20)에 대한 연결이 진행되지만, 전방단 코드(26)는 제어기 장치(20)에 대한 2차 히터 코드(24) 또는 파워 인입 장치(14)의 연결에 있어서 필수적인 것은 아님을 알아야 한다.
1차 히터 코드(22), 2차 히터 코드(24) 및 전방단 코드(26)는 이하에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 하나의 히터 모듈(12)에서 다음 히터 모듈(12)로 통신 데이터를 전도하기 위해 통신 전도체를 또한 갖는다. 그런 통신 데이터는 어느 한 방향으로, 즉 데이지 체인식으로 하나의 히터 모듈(12)에서 다음의 후속적인 히터 모듈(12)로 또는 데이지 체인식으로 하나의 히터 모듈(12)에서 이전 히터 모듈(12)로 전도될 수 있다. 데이터 통신은 또한 하나 이상의 기지국, 도 1에 도시된 데이터 프로세서(D), 랩톱 컴퓨터(D) 또는 스마트폰(D)과 같은 감시 또는 프로그래밍 장치(D), 또는 통상의 기술자가 알 수 있는 임의의 다른 그런 장치와 제어 모듈(12) 사이에서 상호 간에 전도될 수 있다. 편의를 위해, 임의의 그런 장치는 본 개시내용에서 데이터 처리 장치(D)로 지칭된다.
상술된 바와 같이, 각각의 히터 모듈(12)은 히터 모듈(12)의 설계에 따라 그리고 히터 모듈이 얼마나 많은 열을 어플리케이션에서 발생시킬지에 따라 히터 모듈의 가열 기능을 위해 어느 정도 수준의 전력을 필요로 한다. 통상의 기술자는 파워가 전류 I 제곱 곱하기 저항 R의 결과인 I2R임을 알 것이다. 옴의 법칙에 따라, 전압 V = IR이다. 따라서, 히터의 주어진 저항 R 및 주어진 전압 V에 대해서, 특정량의 전류 I(암페어)가 각각의 히터(30)에 의해 요구된다. 따라서, 1차 히터 코드(22), 2차 히터 코드(24) 및 전방단 히터 코드(26)는 이들 코드(22, 24, 26)를 통해 파워가 공급되는 히터 모듈(12) 모두에 필요한 전류(암페어)를 전달하기 위한 용량을 가져야 한다. 코드(22, 24, 26)를 통해 파워가 공급되는 히터 모듈(12)이 더 많을수록 더 많은 고전압 전기 전도체가 이들 코드에 있어야 한다. 더 큰 규격의 전기 전도체를 갖춘 코드(22, 24, 26)는 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이 더 많은 더 큰 히터에 파워를 공급하는데 사용될 수 있지만, 매우 큰 규격의 전도체는 부피가 크며 고가이다. 미국 와이어 규격(AWG) 시스템에선 AWG 규격 번호의 증가는 와이어 직경의 감소를 나타내며 그리고 AWG 규격 번호의 감소는 와이어 직경의 증가를 나타낸다는 것을 통상의 기술자는 또한 알 것이다. 본 명세서에 사용된 "큰 규격"이라는 용어는 큰 직경의 와이어를 지칭하므로, 작은 AWG 규격 번호로 나타내질 것이다.
도 1에 도시된 예시적인 히터 장치의 조립체(10)에서, 코드(22, 24, 26)는 각각의 히터 모듈(12)의 크기(전류 유입)에 따라 데이지 체인식으로 연결된 적당한 개수의 히터 모듈(12)에, 예컨대 비제한적으로는 가능하다면 8개 내지 20개의 히터 모듈(12)에 파워를 공급하는데 필요한 암페어의 전류를 수용하기 위해 충분히 큰 규격의 전도체를 갖추고 있다. 도면 상에서의 혼란을 방지하고 추가적인 히터 모듈(12)의 불필요한 반복을 방지하기 위해 도 1, 도 2, 도 4 및 도 10 내지 도 13에는 상술된 8개 내지 20개보다 작은 데이지 체인식으로 함께 연결된 히터 모듈(12)이 도시되어 있지만, 본 발명의 기술사상은 도시되어 있으므로 통상의 기술자는 본 명세서에 개시된 기술사상에 정통해지게 되면 원하는 임의 개수의 히터(30)를 데이지 체인식으로 연결시킬 수 있는 본 발명의 기술사상을 이해할 수 있을 것이다. 이에 따라, 제1 히터 모듈(12)에 데이지 체인식으로 연결된 도 1에 도시된 파워 인입 장치(14)는 데이지 체인식의 2개의 히터 모듈(12)에 파워를 제공하는 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 1의 제3 히터 모듈(12)에 파워를 공급하기 위해, 다른 파워 인입 장치(14)가 제2 히터 모듈(12)의 2차 히터 코드(24)와 제3 히터 모듈(12)의 전방단 코드(26) 사이에서 제3 히터 모듈(12)에 연결된다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 파워 인입 장치(14)는 고전압 전원으로부터의 파워를 전방단 코드(26) 또는 제어기 장치(20)에 전도하도록 그리고 파워 인입 장치(14)에 의해 데이지 체인식으로 함께 연결되는 히터 모듈(12) 사이에서의 데이터 통신을 수행하도록 구조화되고 구성되지만, 파워 인입 장치(14)는 파워 인입 장치(14)를 통한 다음 히터 모듈(12)에 대한 하나의 히터 모듈(12) 내에서의 고파워 전도체들 사이의 전기 연결을 달성하진 않는다. 따라서, 파워 인입 장치(14)는 2개의 히터 모듈(12) 사이에서, 도 1에 도시된 바와 같이 제2 및 제3 히터 모듈(12) 사이에서 연결될 때, 데이터 통신은 이들 2개의 히터 모듈(12) 사이에서 수행되지만, 파워 인입 장치(14)에 후속하는 히터 모듈(12)은 데이지 체인식의 파워 인입 장치(14)로 진행하는 임의의 히터 모듈(12)로부터의 파워가 아니라 파워 인입 장치(14)에 의해 전달된 전력에 의해 파워가 공급된다.
상술된 바와 같이, 데이터 처리 장치(D)는 히터 모듈(12) 중의 하나 이상의 히터 모듈로부터 데이터 통신을 수신하기 위해 또는 데이터 통신을 히터 모듈(12) 중의 하나 이상의 히터 모듈에 제공하기 위해 히터 모듈(12)에 연결될 수 있다. 예컨대, 히터 모듈(12)의 제어기 장치(20)는 감지된 온도와 관련된 데이터, 특정 온도 범위 내에서의 작동과 관련된 데이터, 과열과 관련된 데이터, 또는 다른 데이터를 출력하기 위해 구비될 수도 있으며, 데이터 처리 장치(D)는 처리, 표시, 경고 또는 경보 응답, 또는 통상의 기술자가 알 수 있는 다른 기능을 위해 수신할 수 있다. 제어기 장치(20)는 또한 데이터 처리 장치(D)로부터 데이터 통신을 수신하도록 구비될 수도 있다. 예컨대, 온도 설정값, 온도 작동 범위, 듀티 사이클, 질의, 정지 신호, 또는 다른 데이터 통신이 제어기 장치(D)에 의해 수신될 수도 있다. 파워 인입 장치(14)가 상술된 바와 같은 데이터 통신을 수행하기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이 그리고 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 제어기 장치(D)는 데이지 체인식으로 히터 모듈(14)의 제1 히터 모듈에 연결되는 파워 인입 장치(14)에 대한 보조 통신 코드(28)를 통한 데이터 통신을 위해 제어기 장치(20)에 연결될 수 있다.
예시적인 히터 모듈(14)은 파이프(P) 상에, 또는 밸브, 미터, 티(Tee), 커플링, 트랩 또는 임의의 무수한 다른 부품과 같은 (도시 안 된) 다른 파이프 시스템 부품 상에 배치되도록 구성되는 히터(30)를 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 히터(30)는 그 전체 내용이 본 명세서에서 원용되는 미국 특허 제5,714,738호, 제6,894,254호, 제7,932,480호 및 제8,541,716호 중의 하나 이상에 개시된 히터와 유사하게 구조화될 수 있으며, 히터 요소(60)와 하나 이상의 온도 센서(62, 64)(도 4 및 도 5 참조)가 절연 발포 재료를 포함하는 히터 본체(31)(도 1 및 도 2)에 내장된다. 히터 본체(31)를 따르는 종방향 분할부(36)로 인해 히터 본체(31)가 히터(30)를 파이프(P) 상에 배치하는데 충분하게 펼쳐져(도 1), 히터 본체(31)가 파이프(P)의 둘레를 폐쇄시킬 수 있다.
(때에 따라 입력 커넥터로 지칭되는) 전방단 커넥터(32)가 전방단 코드(26) 상에[또는 전방단(26)이 없는 경우에는 제어기 장치(20) 상에 직접] 제공되며, 그리고 (때에 따라 출력 커넥터로 지칭되는) 후방단 커넥터(34)가 2차 히터 코드(24) 상에 제공된다. 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)는, 각각의 코드(24, 26) 내의 고전압 커넥터들을 함께 전기 연결하고 그리고 각각의 코드(24, 26) 내의 통신 전도체들을 함께 연결하는 방식으로, 서로에 대해 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다. 물론, 히터 모듈(12)의 전방단 커넥터(32)가 동일한 히터 모듈(12)의 후방단 커넥터(34)에 연결될 것으로 예상되진 않지만, 커넥터(32, 34)는 하나의 히터 모듈(12)의 후방단 커넥터(34)가 다른 히터 모듈(12)의 전방단 커넥터(32)에 정합 방식으로 연결가능함으로써 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 그리고 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 복수의 히터 모듈(12)의 간편한 데이지 체인식 연결을 가능케 하는 방식으로 구성된다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 파워 인입 장치(14)는 도 2와 도 3의 확대도에 그리고 도 4와 도 6의 개략도에 보다 상세히 도시되어 있다. 먼저 도 2와 도 3의 확대도를 주로 참조하면, 도 2 및 도 3의 각각의 예시적인 파워 인입 장치(14)는 3개의 커넥터, 예컨대 인입 장치 파워 입력 커넥터(42), 인입 장치 통신 입력 커넥터(44) 및 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터(46)를 갖는 코어(40)를 포함한다. 코어(40)는 고형 본체, 가요성 본체, 상호연결된 코드, 또는 그런 특징부 또는 특성부의 조합체일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 코드(40)는 종축(49)(도 3)을 따라 그리고 횡축(52)을 따라 연장되는 고형의 T자형 섹션(48)을 갖는다. 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)와 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터(46)는 종축(49) 상에서 고형의 T자형 섹션(48)의 대향하는 측부에 위치설정된다. 가요성 코드 섹션(50)이 고형의 T자형 섹션(48)으로부터 횡축(52)을 따라 인입 장치 파워 입력 커넥터(42)까지 연장된다. 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)는 파워 인입 장치(14)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 히터 모듈(12)의 후방단 커넥터(34)에 간편하게 효과적으로 연결될 수 있도록 히터 모듈(12)의 전방단 커넥터(32)와 동일한 방식으로 구성된다. 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터(46)는 파워 인입 장치(14)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 히터 모듈(12)의 전방단 커넥터(32)에 간편하게 효과적으로 연결될 수 있도록 히터 모듈(12)의 후방단 커넥터(34)와 동일한 방식으로 구성된다. 인입 장치 파워 입력 커넥터(42)는 필요에 따라 외부의 고전압 전원에 연결되기 위한 임의의 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 인입 장치 파워 입력 커넥터(42)는, 120볼트 AC 파워, 220볼트 AC 파워, 30볼트 DC 파워, 또는 임의의 다른 전원과 같은 어떤 AC 또는 DC 전원도 히터 모듈(12)에 파워를 공급하는데 사용되기 때문에, 종래의 NEMA 리셉터클(R)(도 3)과 정합되기 위한 종래의 NEMA(전미 전기 제작업자 협회) 플러그일 수도 있다. 도 1 및 도 2를 부수적으로 참조하면서 도 4, 도 5 및 도 6의 개략도를 이제 주로 참조하면, 상술된 바와 같이 데이지 체인식으로 함께 연결된 예시적인 5개의 히터 모듈(12)이 도 4에 도시되어 있다. 또한, 도 4의 개략도는 본 개시내용에서 그리고 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 소위 "인라인" 데이지 체인식 연결로 구성된 히터 모듈(12)을 도시한다. 본 명세서에서 "인라인" 구성은 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 전방단 커넥터(32) 사이에서 제어기 장치(20)를 통해 제어기 장치(20)의 외부로 그리고 히터(30)를 통해 히터 장치(30)의 외부로 후방단 커넥터(34)까지 전기적으로 그리고 물리적으로 서로 인라인식으로 되어 있는 각각의 히터 모듈(12)의 연결 와이어(26, 22, 24)를 나타낸다.
도 1 내지 도 3의 히터 모듈(12)의 예시적인 인라인 구성에선, 제1, 제2, 제3 및 제4 히터 모듈(12)에 고전압 파워를 제공하기 위해 제1 히터 모듈(12)에 연결된 제1 파워 인입 장치(14)가 도시되어 있다. 고전압 AC 파워를 제5 히터 모듈(12)에[그리고 제5 히터 모듈(12)에 후속하는 다음 히터 모듈에] 제공하기 위해 제4 히터 모듈(12)과 제5 히터 모듈(12) 사이에서 데이지 체인식으로 연결된 제2 파워 인입 장치가 도시되어 있다. 히터 모듈(12) 중의 하나 이상의 히터 모듈로부터 데이터 통신을 수신하거나 또는 데이터를 히터 모듈(12) 중의 하나 이상의 히터 모듈에 제공하기 위해 제1 파워 인입 장치(14)를 통해 제1 히터 모듈(12)에 연결된 데이터 처리 장치(D)가 또한 도시되어 있다. 도 5는 히터 모듈(12) 중의 하나의 히터 모듈의 확대도로서 이 예의 히터 모듈(12) 모두를 대표하며, 도 5에 도시된 히터 모듈(12)의 상세사항은 도 4의 다른 히터 모듈(12)에 또한 적용될 수 있다. 도 6은 파워 인입 장치(14) 중의 하나의 파워 인입 장치의 확대도로서 이 예의 파워 인입 장치(14) 모두를 대표하며, 도 6에 도시된 파워 인입 장치(14)의 상세사항은 도 4의 다른 파워 인입 장치(14)에 또한 적용될 수 있다.
상술된 바와 같이, 각각의 히터 모듈(12)은 히터 요소(60)를 포함하는 히터(30)를 갖는데, 히터 요소는 고전압 파워에 연결되면 열을 발생시킨다. 도 4 및 도 5에 도시된 예시적인 히터 모듈(12)에선, 온도 센서, 예컨대 제1 온도 센서(62)와 제2 온도 센서(64)가 히터 요소(60)에서의 정확한 온도를 감지할 수 있도록 히터 요소(60)에 인접하여 히터(30) 내에 위치설정된다. 도 4 및 도 5에 도시된 예시적인 히터(30)는 2개의 온도 센서를 갖추고 있는 것으로 도시되어 있지만, (도시 안 된) 몇몇 히터 시스템은 단지 하나의 온도 센서를 또는 3개 이상의 온도 센서도 가질 수도 있다. 각각의 히터 모듈(12)은 비제한적으로 공정 온도의 제어, 과열 또는 불충분한 가열과 관련된 온도의 감시, 상태 및 보고 신호의 생성과 같은 바람직한 기능, 및 다른 기능을 위한 제어기 장치(20)를 또한 갖는다. 도 4 및 도 5에 도시된 예시적인 제어기 장치(20)에서, 히터(30) 내의 온도 센서들 중의 하나의 온도 센서, 예컨대 제1 온도 센서(62)는 히터(30)에 의해 제공된 공정 가열 온도의 감시 및 제어 시 제어기 장치(20)에 의해 사용되기 위한 히터(30)의 온도를 나타내는 신호를 제공하는 반면, 히터 내의 온도 센서들 중의 다른 온도 센서, 예컨대 제2 온도 센서(64)는 고온 한계 감시, 제어 및 정지 기능에서 제어기 장치(20)에 의해 사용되는 히터의 온도를 나타내는 신호를 제공한다. 온도 센서(62, 64) 중의 어느 하나로부터의 또는 온도 센서 양자 모두로부터의 신호는 또한 다른 기능을 위해 제어기 장치에 의해 사용될 수 있다. 제어기 장치(20)를 히터(30)에서 발생될 수도 있는 고온에 노출시키지 않기 위해 제어기 장치(20)를 히터(30) 상에 직접 장착하지 않는 것이 바람직하지만 필수적인 것은 아니다. 따라서, 예시적인 히터 모듈(12) 내의 도시된 제어기 장치(20)는 1차 히터 코드(22)에 의해 히터(30)에 연결되는데, 1차 히터 코드는 이하에서 기술되는 바와 같이 제어기 장치(20)와 히터(30) 사이에서 연장되는 전도체를 또한 포함한다. 히터(30) 내의 온도 센서 또는 센서들(62, 64)과 제어기 장치(20) 사이에 어떤 전선이나 연결부가 필요하더라도 1차 히터 코드(22)는 제공된다. 2차 히터 코드(24)는 상술된 바와 같이 다른 히터 모듈(12)에 대한 히터 모듈(12)의 데이지 체인식 연결을 위해 고전압 전도체 및 통신 전도체를 갖추고 있다. 또한 상술된 바와 같이, 2차 히터 코드(24) 상에 제공된 후방단 커넥터(34)는 다른 히터 모듈(12)을 데이지 체인식으로 특정 히터 모듈(12)에 연결하기 위해 전방단 코드(26) 상의 전방단 커넥터(32)에[또는 어떤 전방단 코드(26)도 사용되지 않는 경우에는 제어기 장치(20)에 직접] 정합 연결되도록 구성된다.
예시적인 히터 모듈(12)에서, 제어기 장치(20)는 필요한 제어 기능부 또는 특정 히터 모듈(12)용으로 설계된 제어 기능부를 제공한다. 예시적인 일 실시예에서, 제어기 장치(20) 내의 공정 온도 제어 회로(70)는 히터(30) 내의 온도 센서, 예컨대 제1 온도 센서(62)에 의해 감지된 온도에 기초하여 히터 요소(60)로의 고전압 파워를 제어하기 위해 제공될 수도 있다. 또한, 상한 제어 회로(72)는 히터(30) 내의 온도 센서, 예컨대 제2 온도 센서(64)에 의해 감지된 온도에 기초하여 히터(30) 내의 온도를 감시하고 그리고 히터(30) 내부의 온도가 미리 결정된 상한 온도를 초과하는 경우 히터 요소(60)로의 고전압 파워를 차단하기 위해 제어기 장치(20) 내에 제공될 수도 있다. 제어기 장치(20) 내의 신호 발생 회로(74)는 상술된 바와 같은 데이터 통신을 생성하기 위해 제공될 수도 있다. 예시적인 제어기 장치(20)는 공정 온도 제어 회로(70) 내의 전자 부품에 파워를 공급하기 위해 제어기 장치(20) 내의 고전압 파워에 연결된 저전압 DC 전원(76), 상한 제어 회로(72), 신호 발생 회로(74), 및 히터 모듈(12) 내의 다른 전자 부품을 갖추고 있는 것으로 도시되어 있다. 또한, 상술된 제어기 장치(20)의 부품 및 기능부는 예시적인 것일 뿐, 제어기 장치(20)에 필수적인 것도 독점적인 것도 아니다. 다른 부품과 기능부가 제어기 장치(20) 내에 제공될 수 있거나, 또는 도시된 부품들은 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이 상술된 기능에 부가적으로 또는 상술된 기능 대신에 다른 기능을 제공할 수 있다. 그런 제어기 장치의 부품 및 기능부는 본 발명에 필수적인 것이 아니며, 본 발명의 히터 장치는 특정 히터 모듈(12)이 가질 수 있는 모든 부품과 기능부를 수용하도록 제공된다.
도 4 및 도 5의 개략적인 회로도를 이제 주로 참조하면, 전방단 커넥터(32)는 1차 고전압 파워 단자(80), 1차 중립 단자(82), 제1의 1차 통신 단자(84) 및 제2의 1차 통신 단자(86)를 갖는다. 후방단 커넥터(30)는 후방단 고전압 파워 단자(90), 후방단 중립 단자(92), 제1 후방단 통신 단자(94) 및 제2 후방단 통신 단자(96)를 갖는다. 후방단 커넥터(34)는 1차 고전압 파워 단자(80)에 대한 후방단 고전압 파워 단자(90)의 정합 전기 연결, 1차 중립 단자(82)에 대한 후방단 중립 단자(92)의 정합 전기 연결, 제1의 1차 통신 단자(84)에 대한 제1 후방단 통신 단자(94)의 정합 통신 연결 및 제2의 1차 통신 단자(86)에 대한 제2 후방단 통신 단자(96)의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터(32)에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다.
예시적인 히터 모듈(12) 내의 제어기 장치(20)는 상술된 바와 같이 제어기 하우징(130), 임의의 공정 온도 제어 회로(70), 상한 제어 회로(72) 및 통신 회로(74)를 갖는다. 제어기 하우징(130)은 또한 1차 고전압 파워 전도체(140), 1차 중립 전도체(142), 제1의 1차 통신 전도체(144) 및 제2의 1차 통신 전도체(146)를 적어도 부분적으로 내포하는데, 이들 모두는 전방단 커넥터(32)로부터 제어기 하우징(130)을 통해 그리고 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30)까지 연장된다. 2차 고전압 파워 전도체(150), 2차 중립 전도체(152), 제1의 2차 통신 전도체(154) 및 제2의 2차 통신 전도체(156) 모두는 히터(30)로부터 2차 히터 코드(24)를 통해 후방단 커넥터(34)까지 연장된다. 전방단 커넥터(32)로부터 후방단 커넥터(34)까지의 고전압 파워 전도체, 중립 전도체, 제1 통신 전도체 및 제2 통신 전도체의 연속성을 위해, 2차 전도체에 대한 1차 전도체의 연결이 도 1 내지 도 5에 도시된 예시적인 인라인 구성의 히터 모듈(12) 내의 히터(30)에서 이루어진다. 그런 연결 상태에서, 고전압 파워 전도체, 중립 전도체, 제1 통신 전도체 및 제2 통신 전도체와 관련하여, 2차 히터 코드(24)가 제어기 장치(20)로부터 히터(30)를 통해 후방단 커넥터(34)까지 효과적으로 연장되는 것으로 도 5에서 알 수 있다. 그런 관점에서, 2차 히터 코드(24)는 제어기 장치(20)와 히터(30) 사이의 1차 히터 코드(22)의 일부이며 그리고 고전압 파워, 중립 및 저전압 데이터 통신 전도체가 관통 연장되는 히터(30)의 일부이다. 그러나, 연속 연결부 또는 전도체 연장부는 다른 방식으로 또는 히터 모듈(12) 내의 다른 위치에서 형성될 수 있는데, 이에 대한 몇몇 예가 이하에서 기술된다.
도 4에 전반적으로 그리고 도 5에 보다 상세히 도시된 예시적인 인라인 구성의 히터 모듈(12)에서, 1차 고전압 파워 전도체(140)(도 5)는 1차 고전압 파워 단자(80)로부터 제어기 하우징(130)을 통해 그리고 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30)까지 연장되며, 이 히터에서 1차 고전압 파워 전도체(140)는 2차 히터 코드(24)를 통해 후방단 고전압 파워 단자(92)까지 연장되는 2차 고전압 파워 전도체(150)에 전기 연결된다. 1차 중립 전도체(142)는 1차 중립 단자(82)로부터 제어기 하우징(130)을 통해 그리고 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30)까지 연장되며, 이 히터에서 1차 중립 전도체(142)는 2차 히터 코드(24)를 통해 후방단 중립 단자(92)까지 연장되는 2차 중립 전도체(152)에 그리고 히터 요소(60)에 전기 연결된다. 제1의 1차 통신 전도체(144)는 제1의 1차 통신 단자(84)로부터 제어기 하우징(130)을 통해 그리고 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30)까지 연장되며, 이 히터에서 제1의 1차 통신 전도체(144)는 2차 히터 코드(24)를 통해 제1 후방단 통신 단자(94)까지 연장되는 제1의 2차 통신 전도체(154)에 연결된다. 제2의 1차 통신 전도체(146)는 제2의 1차 통신 단자(86)로부터 제어기 하우징(130)을 통해 그리고 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30)까지 연장되며, 이 히터에서 제2의 1차 통신 전도체(146)는 2차 히터 코드(24)를 통해 제2 후방단 통신 단자(96)까지 연장되는 제2의 2차 통신 전도체(156)에 연결된다.
예시적인 공정 온도 제어 회로(70)로부터 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30) 내로 연장되는 한 쌍의 제1 온도 신호 전도체(158, 160)가 도 5에 도시되어 있는데, 제1 온도 신호 전도체(158, 160)는 히터(30) 내의 제1 온도 센서(62)에 전기 연결된다. 따라서, 공정 온도 제어 회로(70)는 제1 온도 신호 전도체(158, 160)를 통해 제1 온도 센서(62)에 의해 감지된 온도를 나타내는 신호를 수신하는데, 공정 온도 제어 회로(70)는 히터 요소(60)로의 고전압 파워를 제어함으로써 히터(30)의 온도를 제어하는데 이용된다. 제어식 고전압 파워 전도체(162)는 제어기 하우징(130) 내의 공정 온도 제어 회로(70)로부터 1차 히터 코드(22)를 통해 히터(30) 내로 연장되며, 이 히터에서 제어식 고전압 파워 전도체(162)는 히터 요소(60)에 전기 연결된다. 예시적인 공정 온도 제어 회로(70)는 제1 온도 센서(62)에 의해 감지된 온도에 응답하여 가열 요소(60)에 의한 열 발생을 제어하기 위해 제어식 고전압 파워 전도체(162)를 1차 고전압 파워 전도체(140)에 연결하고 그리고 1차 고전압 파워 전도체에 대한 제어식 고전압 파워 전도체의 연결을 해제한다.
상술된 바와 같이, 도 4 및 도 5의 예시적인 상한 제어 회로(72)는 히터(30) 내의 온도 센서, 예컨대 제2 온도 센서(64)에 의해 감지된 온도를 감시하도록 제공될 수 있으며, 그리고 초과 온도가 감지되는 경우, 상한 제어 회로(72)는 히터 요소(60)로의 고전압 파워를 차단한다. 한 쌍의 제2 온도 신호 전도체(164, 166)는 제어기 하우징(130) 내의 상한 제어 회로(72)로부터 1차 히터 코드(32)를 통해 히터(30) 내로 연장된다. 예시적인 제2 온도 신호 전도체(164, 166)는 히터(30) 내의 제2 온도 센서(64)에 그리고 상한 제어 회로(72)에 전기 연결된다. 예시적인 상한 제어 회로(72)는, 상한 제어 회로(72)가 고온 한계를 초과하는 제2 온도 센서(64)에 의해 감지된 온도에 응답하여 제어식 고전압 파워 전도체(162)를 1차 고전압 파워 전도체(140)로부터 연결해제할 수 있게 하는 방식으로 전기적으로 위치설정된다.
도 4 및 도 6의 개략적인 회로도에 도시된 바와 같이, 파워 인입 장치(14)는 인입 장치 고전압 입력 단자(100) 및 인입 장치 중립 입력 단자(102)를 포함하는 인입 장치 파워 입력 커넥터(42)를 갖는다. 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)는 제1 인입 장치 통신 입력 단자(104) 및 제2 인입 장치 통신 입력 단자(106)를 갖는다. 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)는 제1 후방단 통신 단자(94)에 대한 제1 인입 장치 통신 입력 단자(104)의 정합 통신 연결 및 제1 후방단 통신 단자(96)에 대한 제2 인입 장치 통신 입력 단자(106)의 정합 통신 연결을 포함하여 후방단 커넥터(34)에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다. 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)의 구성은, 예컨대 후방단 커넥터(34) 내의 후방단 고전압 파워 단자(90)와 후방단 중립 단자(92)와의 각각의 정합 연결을 위해 제1 인입 장치 블랭크 입력 단자(108)와 제2 인입 장치 블랭크 입력 단자(109)를 제공함으로써 후방단 커넥터(34) 내의 후방단 고전압 파워 단자(90)와 후방단 중립 단자(92)와의 정합 연결을 수용한다. 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터(46)는 인입 장치 고전압 파워 출력 단자(110), 인입 장치 중립 출력 단자(112), 제1 인입 장치 통신 출력 단자(114) 및 제2 인입 장치 통신 출력 단자(116)를 포함한다. 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터(46)는 1차 고전압 파워 단자(80)에 대한 인입 장치 고전압 파워 출력 단자(110)의 정합 전기 연결, 1차 중립 단자(82)에 대한 인입 장치 중립 출력 단자(112)의 정합 전기 연결, 제1의 1차 통신 단자(84)에 대한 제1 인입 장치 통신 출력 단자(114)의 정합 통신 연결 및 제1의 1차 통신 단자(86)에 대한 제2 인입 장치 통신 출력 단자(116)의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터(32)에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다.
파워 인입 장치(14)에서, 인입 장치 고전압 파워 전도체(120)는 인입 장치 고전압 파워 입력 단자(100)에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자(110)에 전기 연결되고, 인입 장치 중립 전도체(122)는 인입 장치 중립 입력 단자(102)에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자(112)에 전기 연결되고, 제1 인입 장치 통신 전도체(124)는 제1 인입 장치 통신 입력 단자(104)에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자(114)에 연결되며, 그리고 제2 인입 장치 통신 전도체(126)는 제2 인입 장치 통신 입력 단자(106)에 그리고 제2 인입 장치 통신 출력 단자(116)에 연결된다. 인입 장치 통신 입력 커넥터(44) 내의 제1 인입 장치 블랭크 입력 단자(108)와 제2 인입 장치 블랭크 입력 단자(109)는 파워 인입 장치(14) 내의 임의의 다른 부품에 전기 연결되지 않는다. 따라서, 인입 장치 고전압 파워 출력 단자(110)에 대한 제1 인입 장치 블랭크 입력 단자(108)의 전기 연결이 없으며, 그리고 인입 장치 중립 출력 단자(112)에 대한 제2 인입 장치 블랭크 입력 단자(109)의 전기 연결도 없다. 그 결과, 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)에 대한 2차 히터 코드(24)의 후방단 커넥터(34)의 연결은 2차 히터 코드(24)의 제1 및 제2의 2차 통신 전도체(154, 156)와 제1 및 제2의 1차 통신 전도체(144, 146) 사이에서의 각각의 전기적 연속성을 제공한다. 그러나, 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)에 대한 2차 히터 코드(24)의 후방단 커넥터(34)의 연결은 히터 코드(24)의 2차 고전압 파워 전도체(150)와 2차 중립 전도체(152)를 효과적으로 종단시킨다.
상술된 바와 같이, 보조 통신 코드(28)는 히터 모듈(12) 내외로의 데이터 통신을 수행하는데 사용될 수 있다. 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 통신은 데이지 체인식으로 제1 히터 모듈(12)에 연결되는 파워 인입 장치(14)를 통해 히터 모듈(12) 내로 전도될 수 있다. 보조 통신 코드(28)는 보조 통신 코드(28)(도 4 참조)의 일단부에 보조 통신 출력 커넥터(170)를 갖는데, 이 보조 통신 출력 커넥터는 제1 보조 통신 출력 단자(174) 및 제2 보조 통신 출력 단자(176)를 포함한다. 보조 통신 출력 커넥터(170)는 제1 인입 장치 통신 입력 단자(104)에 대한 제1 보조 통신 출력 단자(174)의 정합 통신 연결 및 제2 인입 장치 통신 입력 단자(106)에 대한 제2 보조 통신 출력 단자(176)의 정합 통신 연결을 포함하여 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성된다.
예시적인 히터 모듈(12) 내의 데이터 통신 전도체(154, 156 및 144, 146)는 전기 전도체인데, 통상적으로 저전압 와이어이다. 그러나, 광섬유 데이터 통신 전도체와 같은 다른 종류의 데이터 통신 전도체도 사용될 수 있다. 또한, 전기 데이터 통신을 위해, 2개의 저전압 데이터 통신 전도체의 쌍, 예컨대, 154, 156 및 144, 146이 예시적인 히터 모듈(12) 내에 제공된다. 그러나, 임의 개수의 데이터 통신 전도체가 필요에 따라 제공되거나 또는 특정 어플리케이션에 필요할 수 있다.
고전압 연장 전도체, 중립 연장 전도체(182), 제1 통신 전도체(184) 및 제2 통신 전도체(186)를 포함하는 임의의 연장 코드(178)가 또한 도 4에 도시되어 있다. 연장 코드(178)는 상술된 바에 따라 히터 모듈(12)의 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)와 각각 연결되도록 적절한 입력 및 출력 연장 커넥터(188, 190)를 포함한다.
상술된 바와 같이, 도 1 내지 도 6에 도시된 히터 장치, 예컨대 예시적인 히터 장치(10)는 때에 따라 히터 모듈(12) 내의 전자 회로, 부품, 전도체 또는 접점의 적절한 기능을 손상시키거나 간섭할 수 있는 환경 내의 열 파이프, 용기 또는 다른 장비에 사용된다. 예컨대, 그런 히터 장치(10)가 사용되는 설비와 공간에서는 물, 증기 또는 다른 세정제를 이용하여 분무 및 세척하는 것은 통상적이지 않는데, 그런 경우 히터 모듈 내의 전자 회로, 부품, 전도체 또는 접점이 분무로 인한 환경 내의 물이나 수분으로 침지되거나 또는 증기가 커넥터뿐만 아니라 제어기 장치(20)의 하우징(130) 내의 시임이나 개구 내로 누입되거나 침투할 수도 있다. 그런 수분은 또한 제어기 장치(20) 내의 전자 부품 또는 회로를 손상시키거나, 또는 전방단 커넥터(32) 내의 또는 후방단 커넥터(34) 내의 전도체, 접점 또는 단자를 손상시킬 수 있다. 제어기 장치(20) 내의 전자 부품 또는 회로에 대한 손상, 또는 전방단 커넥터(32) 내의 또는 후방단 커넥터(34) 내의 전도체, 접점 또는 단자의 손상은 반응성 또는 부식성 화학 물질, 먼지, 또는 자외선(UV) 방사선, 열기 또는 냉기를 포함하는 다른 환경 조건으로부터 또한 유발될 수 있다. 자기장, 예컨대 플라즈마 발생기에 의해 또는 자기부상식 터보 펌프에 의해 생성된 자기장은 제어기 장치(20) 내의 전자 회로 또는 부품을 간섭하거나 또는 손상시킬 수도 있다. 또한, 예컨대 히터 장치(10)의 환경에서의 또는 부근에서의 무선 주파수(RF) 또는 마이크로파 전자기 방사선은 제어기 장치(20) 내의 전자 부품 또는 회로의 기능 및 신뢰도에 지장을 줄 수 있다.
상술된 도 1 내지 도 6의 예시적인 히터 장치(10)의 구성은 특히 내수성 히터 조립체로서 제공되도록 실시될 수 있는데, 히터 장치(10)의 각각의 히터 모듈(12)은 단지 2개의 커넥터, 예컨대 [때에 따라 입력 커넥터(32)와 출력 커넥터(34)로 지칭되는] 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)를 가지며, 누수 및 습기 유입의 가능성을 방지 또는 최소화하는 보호 특징부를 제공할 수 있는 어떤 다른 커넥터, 또는 노출된 전도체 또는 단자도 없다. 예컨대, 히터 장치(10)는 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)를 위한 수밀 시일을 제공하는 수밀 전기 커넥터를 사용함으로써 그리고 도 7 내지 도 9와 관련하여 보다 상세히 기술되는 바와 같이 내수성 제어기 장치(20)를 제공함으로써 내수성 히터 조립체로서 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)로서 사용되는데 적합한 수밀 전기 커넥터는 주지되어 있고 상용으로 입수가능하므로, 본 발명의 이해를 위해 상세히 도시하거나 기술할 필요는 없다. 그런 상용으로 입수가능한 수밀 전기 커넥터 중의 적어도 몇몇은 커넥터의 환경 내의 물 또는 수분이 커넥터 내부의 전기 전도체, 접점 또는 단자에 도달할 수 없도록 서로 연결될 때 수분의 누출 또는 유입을 방지하는 O링 시일 또는 다른 종류의 시일을 갖추고 있다고만 알아두자. 누수 또는 수분 유입을 방지하는 수밀 시일을 제공하는 적절한 수밀 전기 커넥터는 예컨대, 영국 케임브리지의 Elektron Techonoly, plc에 의해 제조되어 BulginTM 및 BuccaneerTM이라는 상표명으로 전세계적으로 판매 및 유통되고 있다. 따라서, 수밀 전기 커넥터는 그 자체로는 본 발명의 특징이 아니지만, 각각의 히터 모듈(12) 내의 단지 2개의 커넥터, 예컨대 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)로 상술된 데이지 체인식 연결과 완전한 기능을 제공하는 히터 모듈(12)의 구성은 필요한 수밀 커넥터의 개수를 최소화함으로써, 예시적인 히터 장치(10)가 수밀성을 갖는데 드는 비용을 최소화하고 그리고 불완전한 수밀 커넥터를 갖게 될 가능성을 최소화하거나 또는 수밀 커넥터의 불완전한 설치나 적용을 최소화한다. 파워 인입 장치(14)는 또한 적어도 인입 장치 통신 입력 커넥터(44)와 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터(46)용으로 그런 수밀 커넥터를 갖춘 상태로 히터 모듈(12)의 수밀 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)와 정합됨으로써, [예컨대, 상술된 바와 같이 히터(30) 내의 히터 요소(60)의 크기와 전류 유입에 따라, 데이지 체인식의 8개 내지 20개의 히터 모듈(12)에 후속하는] 예비 파워 인입 장치(14)가 필요한 경우에도 히터 모듈(12)의 수밀식 전기 연결을 유지할 수 있다. 물론, 파워 인입 장치(14)의 인입 장치 파워 입력 커넥터(42)도 또한 필요에 따라 수밀 커넥터를 갖추고 있을 수 있다.
누수 또는 수분 유입, 화학적 열화 또는 부식, 자기 간섭, RF 간섭, UV 방사선, 극열 또는 극한, 충격 또는 충돌, 먼지, 또는 다른 환경적 위험 또는 조건에 대한 추가적인 보호를 위해, 히터 모듈(12)은 그런 환경적 조건, 간섭, 위험 또는 노출로부터 보호하기 위해 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같은 적절한 예시적인 보호 차폐부(210)를 갖춘 제어기 장치(20)를 가질 수 있다. 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 예시적인 제어기 장치(20)는 종축(192)을 중심으로 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽(190)을 갖춘 제어기 하우징(130)을 갖는다. 회전 도형이라는 용어는 평면 도형을 축을 중심으로 회전시킴으로써 달성되는 도형과 관련된 일반적인 기하학적 용어이며, 비록 외부 벽(190)을 갖춘 제어기 하우징(130)은 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이 제어기 하우징 내부에 내부 제어기 챔버(204)가 존재하는 중공형이기는 하지만 때에 따라서는 회전 입체라고 또한 지칭된다.
도 7 내지 도 9에 도시된 예시적인 제어기 장치의 제어기 하우징(130)을 위해, 회전 도형의 형상은 하우징 전방단(194)과 하우징 후방단(198) 양자 모두에서 종축(192)을 향해 점진적으로 수렴되는 세장형 실린더를 포함한다. 하우징 전방단(194)는 전방 개구(196)를 형성하는 사실상 회전 도형(예컨대, 원통형)으로 성형된다. 유사하게, 하우징 후방단(198)은 후방 개구(200)를 형성하는 사실상 회전 도형(예컨대, 원통형)으로 성형된다. 하우징(130) 내의 전방 개구(196)는 전방 개구(196)를 통해 하우징(130)에 의해 둘러싸인 내부 제어기 챔버(204) 내의 제어기 회로 기판(206)까지 연장되는 전방단 코드(26)를 수용한다. 하우징(130) 내의 후방 개구(200)는 내부 제어기 챔버(204) 내의 제어기 회로 기판(206)으로부터 후방 개구(200)를 통해 연장되는 1차 히터 코드(22)를 수용한다. 도 7 내지 도 9에 도시된 예시적인 일 실시예에서, 하우징(130)은 파스너(예컨대, 나사)(108)에 의해 함께 유지되는 2개의 반부로 형성되는데, 2개의 반부 중 하나가 도 9의 단면도에 도시되어 있다.
제어기 하우징(130)의 외부면(202)의 둘레에 밀착되게 끼워 맞춰진 보호 차폐부(210)가 도 7 내지 도 9에 도시되어 있다. 예시적인 일 실시예에서, 보호 차폐부(210)는 열수축성 재료로, 예컨대 가열되어 수축될 때 방수성을 갖게 되는 열수축 튜브 또는 열수축가능 슬리브로 제조된다. 열수축된 튜브 또는 슬리브(즉, 가열되어 수축된 열수축 슬리브)는 하우징(130)의 2개의 반부 사이의 조인트의 위쪽 및 파스너(108)의 위쪽을 포함하여 전체 외부면(202)을 열수축 재료로 덮어, 하우징(130)의 외부 벽(190)이 수밀성을 갖게 한다. 사실상 회전 도형으로서의 하우징(130)의 형상은 열수축 튜브 또는 열수축가능 슬리브를 사용하여 보호 차폐부(210)를 형성하는 것을 용이하게 한다. 예컨대, 회전 도형으로 성형된 제어기 하우징(130)은 열수축 튜브 또는 슬리브를 절결하거나, 천공하거나 또는 파열하지 않고도 열수축 튜브 또는 슬리브에 삽입될 수 있으며, 그리고 후속하여 열수축 튜브 또는 슬리브가 가열 수축되어 제어기 하우징(130)의 외부 벽(190)의 전체 외부면(202) 상에 밀착되게 수축된다. 그런 열수축 튜브 또는 슬리브는 내부에 열가소성 접착제의 층을 사용할 수 있어서, 수분의 유입 및 다른 외래의 또는 환경적 요소에 대한 저항력을 향상시킨다. 방수성의 적절한 열수축 튜브 및 열수축가능 슬리브는 다양한 제조사 및 상업적 공급업체로부터 용이하게 입수할 수 있다. 예컨대, 비제한적으로 텍사스주 사우스레이크 소재의 Heat Shrink Supply로부터 입수할 수 있는 투명한 열수축 재료(예컨대, 제품 번호 GSHS-4635WT-2-C)가 보호 차폐부(210)에 적합하다.
이와 관련하여, 도 7 내지 도 9에 도시된 예시적인 제어기 하우징(130)의 원통형 형상은 원형 단면을 갖는다. 그러나, 열수축가능 슬리브를 사용하여 보호 차폐부(210)를 용이하게 형성하기 위해서 형상이 완벽한 원형 단면을 가질 필요는 없다. 하우징(130)의 외부면(202)에 있는 (도시 안 된) 일부 평면 영역은 이 평면이 외부면(202)에 예리한 외각을 형성할 만큼 크지 않는 한 열수축가능 슬리브를 장착 및 사용하여 보호 차폐부(210)를 형성하는 것을 막진 않는다. 예컨대, 20각형(20개의 면), 즉 20면체, 16각형(16개의 면), 즉 16면체, 12각형(12개의 면), 즉 12면체, 10각형(10개의 면), 즉 10면체, 8각형(8개의 면), 즉 8면체, 또는 6각형(6개의 면), 즉 6면체의 형상의 단면을 갖는 변경된 원통형 형상도 유효하다. 6면체는 평면들이 교차하는 곳에서 240도의 외각을 갖는다. 8각형은 225도의 외각을 갖는다. 다각형 형상이 더 많은 면을 가질수록 면들이 교차하는 곳에서의 외각은 더 작아진다. 본 개시내용을 위해, "사실상 회전 도형으로 성형된"이라는 용어는 단면 형상에 있어서 240도보다 큰 외각을 갖지 않는 3차원 도형을 의미한다. 이와 관련하여, 상술된 바와 같은 변경된 원통형 형상뿐만 아니라 원통형 형상, 원추형 형상, 및 원형 단면, 타원형 단면, 포물선형 단면 또는 쌍곡선형 단면을 갖는 다른 곡선 형상, 프리즘, 피라미드, 구체, 및 다른 형상을 포함하는 다양한 형상이 그런 기준을 충족시킬 수 있다.
방수성의 열수축 튜브로 제조되는 열수축성 전방 부트(220)는 추가적인 수밀을 위해 전방단 코드(26)의 주연부 둘레의 전방 개구(196)를 밀봉하기 위해 하우징 전방단(194) 및 전방단 코드(26)의 인접한 부분을 둘러싸도록 제공된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 열수축성 전방 부트(220)는 하우징 전방단(194)에서 보호 차폐부(210)를 둘러싸서 밀봉한다. 유사하게, 방수성의 열수축성 후방 부트(226)는 추가적인 수밀을 위해 1차 히터 코드(22)의 주연부 둘레의 후방 개구(200)를 밀봉하기 위해 하우징 후방단(198) 및 1차 히터 코드(22)의 인접한 부분을 둘러싸도록 제공된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 열수축성 후방 부트(226)는 하우징 후방단(198)에서 보호 차폐부(210)를 둘러싸서 밀봉한다. 전방 부트(220)와 후방 부트(226)에 적합한 방수성의 열수축 튜브는 다양한 제조사 및 상업적 공급업체로부터 용이하게 입수할 수 있다. 예컨대, 비제한적으로 일리노이주 엘름허스트 소재의 Mcmaster-Carr Supply Company로부터 입수할 수 있는 투명한 열수축 재료(예컨대, 제품 번호 6855K15 또는 7270K2)가 열수축성 전방 부트(220)와 열수축성 후방 부트(226)용으로 적합하다.
방수성에 추가하여, 보호 차폐부(210)는 제어기 하우징(130) 내의 (도 7에 가상선으로 도시된) 투명한 또는 반투명한 윈도우(214)를 통해 투과되는 하나 이상의 발광 장치, 예컨대 발광 다이오드(LED)(212)(도 9)에 의해 방출된 가시광이 보호 차폐부(210)를 통해서도 볼 수 있도록 투명하거나 반투명할 수 있다 즉, 적어도 일부의 가시광을 투과시킬 수 있다. 또한, 이런 특성, 예컨대 방수성 및 광투과성을 갖는 적절한 열수축 튜브 또는 슬리브는 텍사스주 사우스레이크 소재의 Heat Shrink Supply(예컨대, 제품 번호 GSHS-4635WT-2-C)를 포함하는 다양한 제조사로부터 용이하게 입수할 수 있다.
상술된 바와 같이 사실상 회전 도형으로 성형된 제어기 장치(20)의 하우징(130)은 또한 다른 목적을 위해, 예컨대 화학적 열화 또는 부식, 자기 간섭, RF 간섭, UV 방사선, 극열 또는 극한, 충격 또는 충돌, 먼지, 또는 다른 환경적 위험 또는 조건의 영향을 방지 또는 최소화하도록 구성되는 보호 차폐부(210)의 적용을 용이하게 한다. 그런 환경적 조건들 중의 일부의 악영향을 방지 또는 최소화하는데 효과적인 특성을 갖는 열수축가능 튜브 또는 슬리브 재료, 예컨대 화학적으로 불활성인 열수축가능 재료, UV 흡수성 또는 반사성 열수축가능 재료, 또는 방진 재료는 상용으로 입수할 수 있다. 적절한 화학적으로 불활성인 열수축 배관 재료는 예컨대, 사우스캐롤라이나주 오렌지버그 소재의 Zeus Industrial Products, Inc.에 의해 제조된 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 또는 PTFE/FET(플루오르화 에틸렌 프로필렌)을 포함할 수 있다. UV 흡수성 열수축 배관 재료는 예컨대, 어두운 색의 열수축 재료, 두꺼운 벽의 열수축 재료, 또는 매사추세츠주 우번 소재의 InsulTab, Inc.에 의해 제조된 Crystal Clear라는 상표명의 열수축 재료와 같은 고성능 열수축 재료를 포함할 수 있다. 방진성 열수축 배관 재료는 상술된 출처들 중의 임의의 출처로부터 입수할 수 있다.
사실상 회전 도형으로 성형된 제어기 장치(20)는 자기장 및 RF 전자기 방사선으로부터의 간섭을 방지 또는 최소화하는데 유리하다. 예컨대, 자기 차폐 재료는 자기장을 차폐 중인 품목 또는 부품, 예컨대 제어기 장치(20) 내의 전자 부품과 회로 권외로 또는 주변으로 전향시키는 자기 재료이다. 예컨대 애리조나주 챈들러 소재의 The Zippertubing Company에 의해 제조되어 판매되는 상표명이 "Shrink-N-Shield"인 EMI 차폐 열수축 튜브 재료를 상용으로 입수할 수 있다. 그러나, 보다 극심한 자기장 및 전자기장 내에서의 차폐를 위해서, 자기 또는 EMI 차폐 재료는 사실상 회전 도형으로 성형된 제어기 장치(20)의 외부면(202)에 래핑 또는 적용될 수 있는 시트로 이용될 수 있다. RF 차폐 재료 및 단열 재료는 또한 사실상 회전 도형으로 성형된 제어기 하우징(130) 상에 간편하게 래핑 또는 적용될 수 있는 시트나 리본 형태로 이용될 수 있다. 본 명세서에서 "단열"이라는 용어는 하우징(130)의 열전달 계수보다 작은 열전달 계수를 갖는다는 것을 의미한다. 실리콘 발포체, 금속 포일, 유리 섬유, 실리케이트, 세라믹, 및 다른 단열 재료로 입수할 수 있는 단열 재료가 임의의 필요한 단열을 제공하는데 사용될 수도 있다. 또한, 예컨대 사실상 회전 도형으로 성형된 제어기 하우징(130)은 완충 재료로 덮이는 경우 예리한 각도 또는 코너를 갖는 형상보다는 더 충격 또는 충돌 손상에 영향을 받지 않는다. 상술된 차폐 기능들 중의 임의의 차폐 기능은 또한, 제어기 하우징(130)의 외부면에 간결하게 끼워 맞춰지도록 몰딩되거나 또는 달리 성형되고 그리고 바람직한 차폐 효과를, 예컨대 수분, 화학 물질, 먼지, EMI, 자기, 열 또는 다른 환경적 조건을 제공하는 재료로 제조되는 (도시 안 된) 기계식 부착가능 쉘 또는 인클로저에 의해 제공될 수 있다.
파워 인입 장치(14)와 함께 데이지 체인식으로 서로 연결된 T자형 구성의 몇몇 대표적인 히터 모듈(312)을 포함하는 다른 예시적인 파이프 히터 조립체(310)가 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 도 11의 개략적인 회로도는 도 10의 예시적인 T자형 구성의 코드와 전도체를 도시한다. 기본적으로, 각각의 T자형 구성의 히터 요소(312) 내의 히터 요소(60)와 온도 센서(62, 64)를 갖춘 히터(30)는 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같은 상술된 인라인 구성의 히터(60)와 사실상 동일하다. 또한, 히터 모듈(312) 내의 T자형 구성의 제어기 장치(320)의 전자 부품은 상술된 인라인 구성의 히터 모듈(12)의 전자 부품, 즉 공정 온도 회로(70), 상한 제어 회로(72), 통신 회로(74) 및 저전압 DC 전원(76)과 사실상 동일하며, 그리고 이들 부품은 모두 상술된 바와 동일한 방식 및 기능으로 전기 연결된다. 또한, 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)도 또한 상술된 바와 동일하다. 유사하게, 파워 인입 장치(14)와 파워 인입 장치의 커넥터(44, 46)도 상술된 바와 동일하다. 이런 T자형 구성의 인라인 전도체, 즉 1차 고전압 파워 전도체(140), 1차 중립 전도체(142), 제1의 1차 통신 전도체(144), 제2의 1차 통신 전도체(146), 2차 고전압 파워 전도체(150), 2차 중립 전도체(152), 제1의 2차 통신 전도체(154) 및 제2의 2차 통신 전도체(156)는 모두 상술된 인라인 히터 모듈(12)의 이들 전도체와 사실상 동일하다. 따라서, 이 예시적인 실시예의 이해를 위해 T자형 구성의 히터 모듈(312) 내의 이들 부품과 전도체를 추가적으로 기술할 필요는 없다.
이런 T자형 구성의 히터 모듈(312)에서, 전방단 코드(26)는 상술된 인라인 히터 모듈(12)의 전방단 코드(26)와 동일하지만, 인접한 제어기 장치(320) 간의 고전압 파워 및 데이터 통신은 히터(30)를 통하는 대신 제어기 장치(320)로부터 후방단 코드(324)를 통해 후방단 커넥터(34)로 직접 라우팅된다. 따라서, 2차 고전압 파워 전도체(150), 2차 중립 전도체(152), 제1의 2차 통신 전도체(154) 및 제2의 2차 통신 전도체(156)는 후방단 코드(324)에 내포되어 있다. 제1 온도 신호 전도체(158, 160) 및 제2 온도 신호 전도체(164, 166)와 함께 분기형 1차 중립 전도체(342) 및 제어식 고전압 파워 전도체(162)는 분기형 1차 히터 코드(322)를 통해 제어기 장치(312)와 히터(30) 사이에서 라우팅된다. 파워 인입 장치(14)는 인라인 히터 모듈(12)에 대해 상술된 바와 동일한 방식으로 이들 T자형 구성의 히터 모듈(312) 사이에서 연결되어 사용된다. 인라인 히터 모듈(12)에 대해 상술된 바와 같이, 이들 T자형 구성의 히터 모듈(312) 각각은 단지 2개의 커넥터, 즉 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)를 갖는다.
파워 인입 장치(14)와 함께 데이지 체인식으로 서로 연결된 T자형 구성의 몇몇 대표적인 히터 모듈(412)를 포함하는 다른 예시적인 파이프 히터 조립체(410)가 도 12 및 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 개략적인 회로도는 도 12의 예시적인 T자형 구성의 코드와 전도체를 도시한다. 히터 모듈(412)은, 히터 모듈(412)의 T자형 구성이 제어기 장치(420)에 의해 직접 제공되는 것이 아니라 T자형 접속 장치(400)에 의해 제공된다는 점을 제외하곤 상술된 히터 모듈(312)과 거의 동일하다. 이런 T자형 구성의 인라인 전도체, 즉 1차 고전압 파워 전도체(140), 1차 중립 전도체(142), 제1의 1차 통신 전도체(144), 제2의 1차 통신 전도체(146), 2차 고전압 파워 전도체(150), 2차 중립 전도체(152), 제1의 2차 통신 전도체(154) 및 제2의 2차 통신 전도체(156)는 모두 상술된 히터 모듈(312)의 이들 전도체와 사실상 동일하다. 그러나, 대신에 2차 고전압 파워 전도체(150), 2차 중립 전도체(152), 제1의 2차 통신 전도체(154) 및 제2의 2차 통신 전도체(156)는 T자형 접속 장치(400)를 통해 후방단 커넥터(34)로 라우팅된다. 제1 온도 신호 전도체(158, 160) 및 제2 온도 신호 전도체(164, 166)와 함께 분기형 1차 중립 전도체(342) 및 제어식 고전압 파워 전도체(162)는 T자형 접속 장치를 통해 그리고 후속하여 분기형 1차 히터 코드(422)를 통해 제어기 장치(412)와 히터(30) 사이에서 라우팅된다. 분기형 1차 히터 코드(422)는 T자형 접속 장치(400)와 히터(30) 사이에서 연장된다. 파워 인입 장치(14)는 인라인 구성의 히터 모듈(12)에 대해 상술된 바와 동일한 방식으로 이들 T자형 구성의 히터 모듈(412) 사이에서 연결되어 사용된다. T자형 구성의 히터 모듈(412) 내의 제어기 장치(420)와 히터(30)의 나머지 커넥터, 부품 및 기능은 인라인 구성의 히터 모듈(12)에 대해 상술된 바와 사실상 동일하다. 따라서, 이런 T자형 히터 모듈(412)의 구조와 기능에 대한 통상의 기술자의 이해를 위해 추가적으로 설명할 필요는 없다. 인라인 히터 모듈(12)에 대해 상술된 바와 같이, 이들 T자형 구성의 히터 모듈(312) 각각은 단지 2개의 커넥터, 즉 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)를 갖는다.
다른 예시적인 제어기 장치(520)를 갖춘 다른 예시적인 인라인 구성의 히터 모듈(512)이 도 14에 도시되어 있다. 제어기 장치(520)는 직사각형 형상을 갖는다. 2개의 커넥터, 즉 전방단 커넥터(32)와 후방단 커넥터(34)는 인라인 구성의 히터 모듈(12)에 대해 상술된 바와 동일하다.
상기 설명은 이하의 특징에 의해 한정되는 본 발명의 기술사상을 예시하는 예들을 제공하고 있다. 통상의 기술자는 본 발명을 이해하게 되면 사소한 다수의 변경예와 변형예를 용이하게 실시할 수 있기 때문에, 본 발명을 상기와 같이 도시되고 기술된 예시적인 당해 구조와 방법으로 제한하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 상기 특징에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범주 내에 있는 모든 적절한 조합예, 부조합예, 변경예 및 등가예도 고려될 수 있다. "포함하다" 및 "포함하는"과 같은 용어는 특징부를 포함하여 본 명세서에서 사용될 때 개시된 특징부, 정수, 부품 또는 단계의 존재를 명시하는 것이지만, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 부품, 단계, 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것이 아니다.

Claims (35)

  1. 히터 장치이며,
    (ⅰ) 히터 모듈로서,
    히터,
    1차 히터 코드에 의해 히터에 연결되는 제어기 장치로서, 1차 고전압 파워 단자, 1차 중립 단자 및 적어도 제1의 1차 통신 단자를 갖는 전방단 커넥터를 포함하는 제어기 장치, 및
    상기 제어기 장치로부터 후방단 중립 단자, 후방단 고전압 파워 단자 및 적어도 제1 후방단 통신 단자를 포함하는 후방단 커넥터까지 연장되는 2차 히터 코드로서, 상기 후방단 커넥터는 1차 고전압 파워 단자에 대한 후방단 고전압 파워 단자의 정합 전기 연결, 1차 중립 단자에 대한 후방단 중립 단자의 정합 전기 연결 및 제1의 1차 통신 단자에 대한 제1 후방단 통신 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는, 2차 히터 코드를 포함하는,
    히터 모듈과,
    (ⅱ) 파워 인입 장치로서,
    인입 장치 고전압 입력 단자 및 인입 장치 중립 입력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 입력 커넥터,
    적어도 제1 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하는 인입 장치 통신 입력 커넥터로서, 상기 인입 장치 통신 입력 커넥터는 제1 후방단 통신 단자에 대한 제1 인입 장치 통신 입력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 후방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는 인입 장치 통신 입력 커넥터, 및
    인입 장치 고전압 파워 출력 단자, 인입 장치 중립 출력 단자 및 적어도 제1 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터로서, 상기 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 1차 고전압 파워 단자에 대한 인입 장치 고전압 출력 단자의 정합 전기 연결, 1차 중립 단자에 대한 인입 장치 중립 출력 단자의 정합 전기 연결 및 제1의 1차 통신 단자에 대한 제1 인입 장치 통신 출력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터를 포함하는,
    파워 인입 장치
    를 포함하는 히터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2차 히터 코드는 제어기 장치로부터 히터를 통해 후방단 커넥터까지 연장되는 히터 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 2차 히터 코드는 제어기 장치로부터 후방단 커넥터까지 직접 연장되는 히터 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 2차 히터 코드는 제어기 장치로부터 T자형 접속 장치를 통해 후방단 커넥터까지 연장되는 히터 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파워 인입 장치는
    (ⅰ) 상기 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체,
    (ⅱ) 상기 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체, 및
    (ⅲ) 상기 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 적어도 제1 인입 장치 통신 전도체
    를 포함하는 히터 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전방단 커넥터와 후방단 커넥터는 양자 모두 1차 고전압 파워 단자, 1차 중립 단자, 제1의 1차 통신 단자, 후방단 고전압 파워 단자, 후방단 중립 단자 및 제1 후방단 통신 단자를 위한 수밀 시일을 제공하는 유형인 히터 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전방단 커넥터, 후방단 커넥터, 인입 장치 통신 입력 커넥터 및 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 모두 후방단 고전압 파워 단자, 후방단 중립 단자, 제1 후방단 통신 단자, 제1 인입 장치 통신 입력 단자, 인입 장치 고전압 파워 출력 단자, 인입 장치 중립 출력 단자, 제1 인입 장치 통신 출력 단자, 1차 고전압 파워 단자, 1차 중립 단자 및 제1의 1차 통신 단자를 위한 수밀 시일을 제공하는 유형인 히터 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어기 장치는
    전방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 전방단과 후방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 후방단 사이에서 제어기 종축을 따라 연장되는 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽을 갖춘 제어기 하우징으로서, 상기 제어기 하우징은 외부면을 가지며 그리고 내부 제어기 챔버를 둘러싸는 제어기 하우징, 및
    상기 제어기 하우징의 외부면을 덮는 보호 차폐부를 포함하는 히터 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 열수축성 재료인 히터 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 방수성인 히터 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 화학적으로 불활성인 히터 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 자기장 차폐 재료인 히터 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 RF 차폐 재료인 히터 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 방진성인 히터 장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 자외선 방사선을 반사 또는 흡수하는 히터 장치.
  16. 제5항에 있어서, 보호 차폐부는 완충 재료인 히터 장치.
  17. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 단열 재료인 히터 장치.
  18. 제8항에 있어서, 상기 보호 차폐부는 가시광을 투과하는 재료인 히터 장치.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 전방 개구를 통해 연장되는 전방단 코드,
    상기 후방 개구를 통해 연장되는 1차 히터 코드,
    하우징의 외부에 있는 전방단 코드의 일부분의 위 및 상기 보호 차폐부의 전방 단부의 위를 포함하여 하우징의 전방단 양자 모두의 위로 연장되는 방수성의 전방 부트, 및
    하우징 외부에 있는 1차 히터 코드의 일부분 및 상기 보호 차폐부의 후방 단부를 포함하여 하우징의 후방단 양자 모두의 위로 연장되는 방수성의 후방 부트를 더 포함하는 히터 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 전방 부트와 후방 부트는 열수축성 재료를 포함하는 히터 장치.
  21. 제1항에 있어서, 상기 히터 내의 히터 요소와, 히터 요소에 인접해 있는 히터 내의 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함하는 히터 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제어기 장치는 제어기 하우징을 포함하며,
    상기 제어기 하우징은
    (ⅰ) 상기 1차 중립 단자로부터 제어기 하우징을 통해 그리고 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되는 1차 중립 전도체로서, 히터에서 상기 1차 중립 전도체는 히터 요소에 그리고 2차 히터 코드를 통해 후방단 중립 단자까지 연장되는 2차 중립 전도체에 전기 연결되는 1차 중립 전도체,
    (ⅱ) 상기 1차 고전압 파워 단자로부터 제어기 하우징을 통해 그리고 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되는 1차 고전압 파워 전도체로서, 히터에서 상기 1차 고전압 파워 전도체는 2차 히터 코드를 통해 후방단 고전압 파워 단자까지 연장되는 2차 고전압 파워 전도체에 전기 연결되는 1차 고전압 파워 전도체, 및
    (ⅲ) 상기 제1의 1차 통신 단자로부터 제어기 하우징을 통해 그리고 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되는 적어도 제1의 1차 통신 전도체로서, 히터에서 상기 제1의 1차 통신 전도체는 2차 히터 코드를 통해 제1 후방단 통신 단자까지 연장되는 제1의 2차 통신 전도체에 연결되는 제1의 1차 통신 전도체
    를 적어도 부분적으로 내포하는 히터 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제어기 하우징은
    (ⅰ) 상기 적어도 하나의 온도 센서에 의해 감지된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 히터의 온도를 제어하도록 그리고 상한 온도 파라미터의 초과 시 적어도 하나의 온도 센서에 의해 감지된 온도에 응답하여 히터 요소로의 고전압 파워를 차단하도록 구성되는 제어 회로, 및
    (ⅱ) 통신 신호를 생성하도록 구성되는 통신 회로
    를 내포하는 히터 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    (ⅰ) 온도 제어 회로로부터 1차 히터 코드를 통해 히터 내로 연장되는 온도 신호 전도체로서, 상기 온도 신호 전도체는 히터 내의 적어도 하나의 온도 센서에 그리고 온도 제어 회로에 전기 연결되는 온도 신호 전도체, 및
    (ⅱ) 상기 제어기 하우징 내의 제어 회로로부터 1차 히터 코드를 통해 히터 내로 연장되는 제어식 고전압 파워 전도체로서, 히터에서 상기 제어식 고전압 파워 전도체는 히터 요소에 전기 연결되며, 상기 제어 회로는 적어도 하나의 온도 센서에 의해 감지된 온도에 응답하여 히터 요소에 의한 열 발생을 제어하기 위해 제어식 고전압 파워 전도체를 1차 고전압 파워 전도체에 연결 및 연결해제하는, 제어식 고전압 파워 전도체
    를 더 포함하는 히터 장치.
  25. 제1항에 있어서, 상기 전방단 커넥터는 제2의 1차 통신 단자를 포함하고,
    상기 후방단 커넥터는 제2 후방단 통신 단자를 포함하며 그리고 제2의 1차 통신 단자에 대한 제2 후방단 통신 단자의 정합 통신 연결이 가능한 방식으로 구성되고,
    상기 인입 장치 통신 입력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하며 그리고 제2 후방단 통신 단자에 대한 제2 인입 장치 통신 입력 단자의 정합 통신 연결을 포함하는 후방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되고,
    상기 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하며 그리고 제2의 1차 통신 단자에 대한 제2 인입 장치 통신 출력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 전방단 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는 히터 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 파워 인입 장치는
    (ⅰ) 상기 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체,
    (ⅱ) 상기 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체,
    (ⅲ) 상기 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제1 인입 장치 통신 전도체, 및
    (ⅳ) 상기 제2 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제2 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제2 인입 장치 통신 전도체
    를 포함하는 히터 장치.
  27. 제26항에 있어서, 일단부에 보조 통신 출력 커넥터를 갖는 보조 통신 코드를 더 포함하며, 상기 제1 보조 통신 출력 커넥터는 제1 보조 통신 출력 단자 및 제2 보조 통신 출력 단자를 포함하고, 상기 보조 통신 출력 커넥터는 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 대한 제1 보조 통신 출력 단자의 정합 통신 연결 및 제2 인입 장치 통신 입력 단자에 대한 제2 보조 통신 출력 단자의 정합 통신 연결을 포함하여 인입 장치 통신 입력 커넥터에 대한 정합 연결이 가능한 방식으로 구성되는 히터 장치.
  28. 파워 인입 장치이며,
    인입 장치 고전압 입력 단자 및 인입 장치 중립 입력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 입력 커넥터와,
    적어도 제1 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하는 인입 장치 통신 입력 커넥터와,
    인입 장치 고전압 파워 출력 단자, 인입 장치 중립 출력 단자 및 적어도 제1 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하는 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터를 포함하는 파워 인입 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    (ⅰ) 상기 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체,
    (ⅱ) 상기 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체, 및
    (ⅲ) 상기 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 적어도 제1 인입 장치 통신 전도체
    를 더 포함하는 파워 인입 장치.
  30. 제28항에 있어서, 상기 인입 장치 통신 입력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 입력 단자를 포함하며,
    상기 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터는 제2 인입 장치 통신 출력 단자를 포함하는 파워 인입 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    (ⅰ) 상기 인입 장치 고전압 파워 입력 단자에 그리고 인입 장치 고전압 파워 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 고전압 파워 전도체,
    (ⅱ) 상기 인입 장치 중립 입력 단자에 그리고 인입 장치 중립 출력 단자에 전기 연결되는 인입 장치 중립 전도체,
    (ⅲ) 상기 제1 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제1 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제1 인입 장치 통신 전도체, 및
    (ⅳ) 상기 제2 인입 장치 통신 입력 단자에 그리고 제2 인입 장치 통신 출력 단자에 연결되는 제2 인입 장치 통신 전도체
    를 더 포함하는 파워 인입 장치.
  32. 데이지 체인식으로 함께 연결되는 복수의 히터 모듈에 파워를 제공하고 그리고 복수의 히터 모듈 간에 통신 데이터를 제공하는 방법이며,
    각각의 히터 모듈은 히터 내의 히터 요소와, 1차 히터 코드에 의해 히터에 연결되는 제어기 장치와, 고전압 파워 전도체와, 중립 전도체와, 제어기 장치로부터 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되며 그리고 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈의 제어기 장치에 대한 연결을 위해 히터로부터 연장되는 2차 히터 코드를 통해 연장되는 통신 전도체를 포함하고,
    상기 방법은
    제1 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 연결하고 그리고 고전압 전원으로부터의 파워를 인입 장치 파워 입력 커넥터를 통해 인입 장치 파워 통신 조합 출력 커넥터로부터 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 제공함으로써 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 파워를 인입시키는 동시에 상기 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈 내외로 통신 데이터를 전달하는 단계와,
    제2 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 연결함으로써 데이지 체인식 히터 모듈 내의 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 보조 파워를 인입시키고 그리고 제2 파워 인입 장치를 통해 상기 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈과 중간 히터 모듈 사이에서 통신 데이터를 전송하기 위해 데이지 체인식 히터 모듈 내의 중간 히터 모듈의 2차 히터 코드를 제2 파워 인입 장치에 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  33. 데이지 체인식으로 전기 연결된 복수의 히터 모듈을 포함하는 내수성 히터 조립체를 제공하는 방법이며,
    각각의 히터 모듈은 고전압 전력에 의해 파워가 공급되는 가열 요소를 내포하는 히터 및 히터 요소에 인접하여 히터 내에 위치설정되는 적어도 하나의 온도 센서를 갖고, 각각의 히터 모듈은 또한 고전압 전원에 그리고 히터 내의 히터 요소와 온도 센서에 전기 연결되는 제어기 장치를 가지며,
    상기 방법은
    전방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 전방단과 후방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 후방단 사이에서 제어기 종축을 따라 연장되는 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽을 갖는 하우징을 각각의 히터 모듈의 제어기 장치에 제공하는 단계로서, 상기 하우징은 외부면을 가지며 그리고 내부 제어기 챔버를 둘러싸는, 단계와,
    상기 제어기 장치를 히터로부터 이격된 거리에 위치설정하는 단계와,
    단지 하나의 전기 입력 커넥터와 단지 하나의 전기 출력 커넥터를 각각의 히터 모듈에 제공하는 단계로서, 히터 모듈의 상기 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터(34)는 물이 누수되어 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터 내의 전기 전도체 및 단자와 접촉되는 것을 방지하는 수밀 방식으로 함께 연결될 수 있는, 단계와,
    상기 히터 모듈의 전기 입력 커넥터와 동일한 히터 모듈의 전기 출력 커넥터 사이에서 그리고 제어기 장치의 하우징을 통해서 고전압 파워 전도체, 중립 전도체 및 적어도 하나의 데이터 통신 전도체를 연장시키는 단계와,
    방수성의 보호 차폐부를 제어기 장치의 하우징의 둘레에 수축 래핑하는 단계와,
    하나 이상의 히터 모듈의 전기 출력 커넥터를 하나 이상의 다른 히터 모듈의 전기 입력 커넥터에 연결함으로써 복수의 히터 모듈을 데이지 체인식으로 함께 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  34. 데이지 체인식으로 함께 연결되는 복수의 히터 모듈에 파워를 제공하고 그리고 복수의 히터 모듈 간에 통신 데이터를 제공하기 위한 파워 인입 장치이며,
    각각의 히터 모듈은 히터 내의 히터 요소와, 1차 히터 코드에 의해 히터에 연결되는 제어기 장치와, 고전압 파워 전도체와, 중립 전도체와, 제어기 장치로부터 1차 히터 코드를 통해 히터까지 연장되며 그리고 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈의 제어기 장치에 대한 연결을 위해 히터로부터 연장되는 2차 히터 코드를 통해 연장되는 통신 전도체를 포함하고,
    상기 파워 인입 장치는
    히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈에 파워를 인입시키는 동시에 상기 히터 모듈들 중의 제1 히터 모듈 내외로 통신 데이터를 전달하기 위한 수단과,
    제2 파워 인입 장치를 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 연결함으로써 데이지 체인식 히터 모듈 내의 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈에 보조 파워를 인입시키고 그리고 제2 파워 인입 장치를 통해 상기 히터 모듈들 중의 다른 하나의 히터 모듈과 중간 히터 모듈 사이에서 통신 데이터를 전송하기 위해 데이지 체인식 히터 모듈 내의 중간 히터 모듈의 2차 히터 코드를 제2 파워 인입 장치에 연결하기 위한 수단을 포함하는 파워 인입 장치.
  35. 데이지 체인식으로 전기 연결된 복수의 히터 모듈을 포함하는 내수성 히터 조립체를 제공하기 위한 장치이며,
    각각의 히터 모듈은 고전압 전력에 의해 파워가 공급되는 가열 요소를 내포하는 히터 및 히터 요소에 인접하여 히터 내에 위치설정되는 적어도 하나의 온도 센서를 갖고, 각각의 히터 모듈은 또한 고전압 전원에 그리고 히터 내의 히터 요소와 온도 센서에 전기 연결되는 제어기 장치를 가지며,
    상기 장치는
    전방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 전방단과 후방 개구를 형성하는 사실상 회전 도형으로 성형된 하우징 후방단 사이에서 제어기 종축을 따라 연장되는 사실상 회전 도형으로 성형되는 외부 벽을 갖는 하우징을 각각의 히터 모듈의 제어기 장치에 제공하기 위한 수단으로서, 상기 하우징은 외부면을 가지며 그리고 내부 제어기 챔버를 둘러싸는, 수단과,
    전기 전도성 부품이 제어기 장치와 히터 사이에 연장되어 있는 상태에서 제어기 장치를 히터로부터 이격된 거리에 위치설정하기 위한 수단과,
    단지 하나의 전기 입력 커넥터와 단지 하나의 전기 출력 커넥터를 각각의 히터 모듈에 제공하기 위한 수단으로서, 히터 모듈의 상기 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터는 물이 누수되어 전기 입력 커넥터와 전기 출력 커넥터 내의 전기 전도체 및 단자와 접촉되는 것을 방지하는 수밀 방식으로 함께 연결될 수 있는, 수단과,
    상기 히터 모듈의 전기 입력 커넥터와 동일한 히터 모듈의 전기 출력 커넥터 사이에서 그리고 제어기 장치의 하우징을 통해서 고전압 파워 전도체, 중립 전도체 및 적어도 하나의 데이터 통신 전도체를 연장시키기 위한 수단과,
    상기 제어기 장치의 하우징의 둘레에 수축 래핑되는 방수성의 보호 차폐부와,
    하나 이상의 히터 모듈의 전기 출력 커넥터(34)가 하나 이상의 다른 히터 모듈의 전기 입력 커넥터에 연결된 상태에서 데이지 체인식으로 함께 연결되는 복수의 히터 모듈을 포함하는 장치.
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